Perbaikan UAS fisika dasar 1

gerak roket

Gerak roket

Pada gerak roket, massa bahan bakar akan berubah, dengan asumsi kecepatan roket << kecepatan pesawat, maka hukum II Newton menjadi sbb:

Asumsi: kecepatan gas tidak berubah, maka:

Dengan memperhatikan:

Maka:

Dimana: M = Massa roket

v = Kecepatan pesawat

u = Kecepatan gas

Diruang angkasa (gaya luar = 0):

Solusinya:

Laju pesawat tidak dipengaruhi oleh laju pembakaran tetapi dipengaruhi oleh perubahan massa dari pesawat .

Roket dibawah pengaruh medan gravitasi bumi

Solusinya:

Pada waktu lepas landas, kecepatan awal = 0 dan waktu awal nol, sehingga:

Dari persamaan diatas dapat dilihat mengapa waktu untuk peluncuran roket harus sangat singkat!

Pembuktian Rumus Fisika

W = F.S = ∆EK = ½  mv² akhir. ½ mv² awal

W = _CA∫^B  F.dr    = _CA∫^B  m. dv/di.dr

    = _CA∫^B  mdv.v  = _CA∫^B  ½ md (v²)

    = ½ MV² _B – ½ MV²_A

    =K_B - K_A

    Untuk (A-B) = perubahan energi kinetiknya

    Jadi dalam pembentukan rumus ini dapat melakukan penurunan rumus.

Soal Perbaikan UTS

1. Misalkan kita diber tahu bahwa percepatan (a) sebuah partikel bergerak dengan laju v seragam dalam lingkaran jari-jari r adalah sebanding dengan perpangkatan r, ditulis rⁿ , dan sebanding dengan perpangkatan v, ditulis v^m

a.       Tentukan nilai n dan m dan menulis bentuk paling sederhana dari persamaan untuk percepatan.

b.      Tuliskan persamaan dan dimensi percepatan (a)

    2. Posisi vektor partikel berfariasi dalam waktu sesuai dengan r =(3.00Î + 6.00 t²Ĵ)m.

a.       Carilah persamaan untuk kecepatan dan percepatan sebagai fungsi wak tu.

b.      Tentukan posisi dan kecepatan partikel pada t=1.00s

    3. Tiga blog berada dalam kotak satu sama lain pada permukaan, gesekan horizontal, seperti  gambar .       sebuah gaya horizontal F diberikan pada benda m1. Ambil m1=2.00kg, m2=3.00kg , m3=4.00kg, dan F=18.0 N

a.       Gambar diagram gaya oada setiap blok benda,

b.      Percepatan blok,

c.       Resultan gaya resultan pada setiap blok.

Jawaban:

1. a.   a=rⁿ.v^m

    b. v=m/s = M/T = MT^-2

     a = v/s =MT^-1 = MT^-2

2.a.  r =(3.00Î + 6.00 t²Ĵ)m

       v = dr. d(3.00Î + 6.00 t²Ĵ)m

       v = 12.00 t

       a = dv

         =d (12.00)

         =12.00 m/s²

   b. t 1.00=(3.00Î + 6.00 t²Ĵ)m

                =(3.00Î + 6.00 t²)m

                r=√i² +j²

                =√3²+6²

        =9+36

        =√46

Fisika Dasar 1

MATERI
I.BESARAN POKOK

Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain. Ada tujuh besaran pokok dalam sistem Satuan Internasional yaitu Panjang, Massa, Waktu, Suhu, Kuat Arus, Jumlah molekul, Intensitas Cahaya.

Panjang adalah dimensi suatu benda yang menyatakan jarak antar ujung. Panjang dapat dibagi menjadi tinggi, yaitu jarak vertikal, serta lebar, yaitu jarak dari satu sisi ke sisi yang lain, diukur pada sudut tegak lurus terhadap panjang benda. Dalam ilmu fisika dan teknik, kata “panjang” biasanya digunakan secara sinonim dengan “jarak”, dengan simbol “l” atau “L” (singkatan dari bahasa Inggris length).
Massa adalah sifat fisika dari suatu benda, yang secara umum dapat digunakan untuk mengukur banyaknya materi yang terdapat dalam suatu benda. Massa merupakan konsep utama dalam mekanika klasik dan subyek lain yang berhubungan.
Waktu menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (1997) adalah seluruh rangkaian saat ketika proses, perbuatan atau keadaan berada atau berlangsung. Dalam hal ini, skala waktu merupakan interval antara dua buah keadaan/kejadian, atau bisa merupakan lama berlangsungnya suatu kejadian. Tiap masyarakat memilki pandangan yang relatif berbeda tentang waktu yang mereka jalani. Sebagai contoh: masyarakat Barat melihat waktu sebagai sebuah garis lurus (linier). Konsep garis lurus tentang waktu diikuti dengan terbentuknya konsep tentang urutan kejadian. Dengan kata lain sejarah manusia dilihat sebagai sebuah proses perjalanan dalam sebuah garis waktu sejak zaman dulu, zaman sekarang dan zaman yang akan datang. Berbeda dengan masyarakat Barat, masysrakat Hindu melihat waktu sebagai sebuah siklus yang terus berulang tanpa akhir.
Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.

1. Panjang

Panjang adalah dimensi suatu benda yang menyatakan jarak antar ujung. Panjang dapat dibagi menjadi tinggi, yaitu jarak vertikal, serta lebar, yaitu jarak dari satu sisi ke sisi yang lain, diukur pada sudut tegak lurus terhadap panjang benda. Dalam ilmu fisika dan teknik, kata "panjang" biasanya digunakan secara sinonim dengan "jarak", dengan simbol "l" atau "L" (singkatan dari bahasa inggris length).

Panjang adalah ukuran satu dimensi, sedangkan luas adalah ukuran dua dimensi (pangkat dua dari panjang) dan volume adalah ukuran tiga dimensi (pangkat tiga dari panjang). Dalam hampir semua system pengukuran, panjang adalah  satuan fundamental yang digunakan untuk menurunkan satuan-satuan lainnya.

Meter adalah satuan dasar untuk ukuran panjang dalam sistem SI. Satuan ini didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh dalam perjalanan cahaya di ruang hampa (vakum) selama 1/299.792.458 detik. Satuan meter disingkat menggunakan simbol m. Meter bisa ditulis sebagai metre dalam bahasa Inggris, atau meter dengan ejaan Amerika.

Patut diperhatikan bahwa definisi meter sebagai satuan dasar panjang adalah bergantung dari definisi detik, seperti yang ditunjukan oleh persamaan di atas.

2. Waktu

Waktu menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (1997) adalah seluruh rangkaian saat ketika proses, perbuatan atau keadaan berada atau berlangsung. Dalam hal ini, skala waktu merupakan interval antara dua buah keadaan/kejadian, atau bisa merupakan lama berlangsungnya suatu kejadian.

Skala

Skala waktu diukur dengan satuan:

• detik (sekon)
• menit
• jam
• hari (Senin, Selasa, Rabu, Kamis, Jumat, Sabtu, Minggu)
• pekan (minggu)
• bulan (Januari, Februari, Maret, April, Mei, Juni, Juli, Agustus, September, Oktober, November, Desember)
• Tahun
• Windu
• Decade (dasawarsa)
• abad
• Millennium (alaf) dan seterusnya.

3. Massa

Massa (berasal dari bahasa Yunani μάζα) adalah suatu sifat fisika dari suatu benda yang digunakan untuk menjelaskan berbagai perilaku objek yang terpantau. Dalam kegunaan sehari-hari, massa biasanya disinonimkan dengn berat. Namun menurut pemahaman ilmiah modern, berat suatu objek diakibatkan oleh interaksi massa dengan medan gravitasi.

Sebagai contoh, seseorang yang mengangkat benda berat di Bumi dapat mengasosiasi berat benda tersebut dengan massanya. Asosiasi ini dapat diterima untuk benda-benda yang berada di Bumi. Namun apabila benda tersebut berada di Bulan, maka berat benda tersebut akan lebih kecil dan lebih mudah diangkat namun massanya tetaplah sama.

Tubuh manusia dilengkapi dengan indera-indera perasa yang membuat kita dapat merasakan berbagai fenomena-fenomena yang diasosiasikan dengan massa. Seseorang dapat mengamati suatu objek untuk menentukan ukurannya, mengangkatnya untuk merasakan beratnya, dan mendorongnya untuk merasakan gaya gesek inersia benda tersebut. Penginderaan ini merupakan bagian dari pemahaman kita mengenai massa, namun tiada satupun yang secara penuh dapat mewakili konsep abstrak massa. Konsep abstrak bukanlah berasal dari penginderaan, melainkan berasal dari gabungan berbagai pengalaman manusia.

Konsep modern massa diperkenalkan oleh Isaac Newton dalam penjelasan gravitasi dan inersia yang dikembangkannya. Sebelumnya, berbagai fenomena gravitasi dan inersia dipandang sebagai dua hal yang berbeda dan tidak berhubungan. Namun, Isaac Newton menggabungkan fenomena-fenomena ini dan berargumen bahwa kesemuaan fenomena ini disebabkan oleh adanya keberadaan massa.

Satuan-satuan massa

Alat yang digunakan untuk mengukur massa biasanya adalah timbangan. Dalam satuan SI, massa diukur dalam satuan kilogram, kg. Terdapat pula berbagai satuan-satuan massa lainnya, misalnya:

• gram: 1 g = 0,001 kg (1000 g = 1 kg)
• ton: 1 ton = 1000 kg
• MeV/c² (Umumnya digunakan untuk mengalamatkan massa partikel subatom.)

Pada situasi normal, berat suatu objek adalah sebanding dengan massanya. Namun pembedaan antara massa dengan berat diperlukan untuk pengukuran berpresisi tinggi.

Oleh karena hubungan relativistik antara massa dengan energi, adalah mungkin untuk menggunakan satuan energi untuk mewakili massa. Sebagai contoh, eV normalnya digunakan sebagai satuan massa (kira-kira 1,783×10⁻³⁶ kg) dalam fisika partikel.

4. Temperatur

Untuk fisikawan Lord Kelvin, lihat William Thomson, 1st Baron Kelvin

Untuk peraih medali emas asal Indonesia di Olimpiade Kimia Internasional tahun 2008, lihat Kelvin Anggara.

Rumus konversi suhu kelvin
Konversi dari	ke	Rumus
Kelvin	Fahrenheit	°F = K × 1,8 − 459,67
Fahrenheit	kelvin	K = (°F + 459,67) / 1,8
kelvin	Celsius	°C = K − 273,15
Celsius	kelvin	K = °C + 273,15

Skala Kelvin (simbol: K) adalah skala suhu di mana nol absolut didefinisikan sebagai 0 K. Satuan untuk skala Kelvin adalah kelvin (lambang K), dan merupakan salah satu dari tujuh unit dasar SI. Satuan kelvin didefinisikan oleh dua fakta: nol kelvin adalah nol absolut (ketika gerakan molekuler berhenti), dan satu kelvin adalah pecahan 1/273,16 dari suhu termodinamik triple point air (0,01 °C). Skala suhu Celsius kini didefinisikan berdasarkan kelvin.

Kelvin dinamakan berdasarkan seorang fisikawan dan insinyur Inggris, William Thomso, 1st Baron Kelvin.

Perkataan kelvin sebagai unit SI ditulis dengan huruf kecil k (kecuali pada awal kalimat), dan tidak pernah diikuti dengan kata derajat, atau simbol °, berbeda dengan Fahrenheit dan Celsius. Ini karena kedua skala yang disebut terakhir adalah skala ukuran sementara kelvin adalah unit ukuran. Ketika kelvin diperkenalkan pada tahun 1954 (di Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM) ke-10, Resolusi 3, CR 79), namanya adalah "derajat kelvin" dan ditulis °K; kata "derajat" dibuang pada 1967 (CPGM ke-13, Resolusi 3, CR 104).

Perhatikan bahwa simbol unit kelvin selalu menggunakan huruf besar K dan tidak pernah dimiringkan. Tidak seperti skala suhu yang menggunakan simbol derajat, selalu ada spasi di antara angka dan huruf K-nya, sama seperti unit SI lainnya.

5. Arus

Arus adalah banyaknya muatan  yang mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. ^[1] Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere.^[1] Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir.^[2][3] Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.^[1]

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional.^[4] Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A).^[4] Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10^-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.^[4]

Arus yang mengalir masuk suatu percabangan sama dengan arus yang mengalir keluar dari percabangan tersebut. i₁ + i₄ = i₂ + i₃ ^[5]

Untuk arus yang konstan, besar arus I dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:

di mana I adalah arus listrik, Q adalah muatan listrik, dan t adalah waktu (time).

Sedangkan secara umum, arus listrik yang mengalir pada suatu waktu tertentu adalah:^[6]

Dengan demikian dapat ditentukan jumlah total muatan yang dipindahkan pada rentang waktu 0 hingga t melalui integrasi:^[5]

Sesuai dengan persamaan di atas, arus listrik adalah besaran skalar karena baik muatan Q maupun waktu t merupakan besaran skalar.^[5] Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit menggunakan panah,^[5] salah satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan operasi vektor.^[5] Pada diagram di atas ditunjukkan arus mengalir masuk melalui dua percabangan dan mengalir keluar melalui dua percabangan lain. Karena muatan listrik adalah kekal maka total arus listrik yang mengalir keluar haruslah sama dengan arus listrik yang mengalir ke dalam^[5] sehingga i₁ + i₄ = i₂ + i₃. Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.

6. Intensitas cahaya

Intensitas cahaya adalah besaran pokok fisika untuk mengukur daya yang dipancarkan oleh suatu sumber cahaya pada arah tertentu per satuan sudut. Satuan SI dari intensitas cahaya adalah Candela (Cd). Dalam bidang optika dan fotometri (fotografi), kemampuan mata manusia hanya sensitif dan dapat melihat cahaya dengan panjang gelombang tertentu (spektrum cahaya nampak) yang diukur dalam besaran pokok ini.

Intensitas cahaya monokromatik pada panjang gelombang λ adalah:

di mana

I_v intensitas cahaya dalam satuan Candela,

I intensitas radian dalam unit W/sr,

fungsi intesitas standar.

Intensitas cahaya total untuk semua panjang gelombang menjadi:

Sejarah Candela

Awalnya, setiap negara memiliki sendiri, dan agak buruk direproduksi, Satuan intensitas cahaya, maka perlu menunggu sampai 1909 untuk melihat awal unifikasi di tingkat internasional, ketika laboratorium nasional Amerika Serikat, Perancis, dan Inggris memutuskan untuk mengadopsi lilin internasional yang diwakili oleh lampu filamen karbon. Jerman, pada saat yang sama, tinggal dengan lilin Hefner, ditetapkan oleh standar api, dan setara dengan sekitar sembilan-persepuluh lilin internasional. Tapi standar berdasarkan lampu pijar, dan akibatnya bergantung pada stabilitas mereka, tidak akan pernah memuaskan dan oleh karena itu bisa hanya sementara, di sisi lain, sifat hitam yang disediakan solusi secara teoritis sempurna dan, pada awal 1933, prinsip diadopsi bahwa unit fotometrik baru akan didasarkan pada emisi bercahaya hitam di suhu beku platina (2045 K)

       Satuan intensitas cahaya berdasarkan standar filamen api atau pijar digunakan di berbagai negara sebelum tahun 1948 awalnya digantikan oleh "lilin baru" berdasarkan luminansi radiator Planckian (hitam a) pada suhu beku platinum. Modifikasi ini telah disiapkan oleh Komisi Internasional tentang Penerangan (KIE) dan oleh CIPM sebelum 1937, dan telah diumumkan oleh CIPM pada tahun 1946. Saat itu diratifikasi pada tahun 1948 oleh CGPM 9 yang mengadopsi nama internasional baru untuk unit ini, yang candela (simbol cd), di tahun 1967 CGPM ke-13 memberikan versi perubahan dari definisi 1946.

       Pada tahun 1979, karena kesulitan eksperimental dalam mewujudkan radiator Planck pada suhu tinggi dan kemungkinan-kemungkinan baru yang ditawarkan oleh radiometri, yaitu pengukuran daya radiasi optik, CGPM 16 (1979) mengadopsi definisi baru candela

7. Jumlah Zat

Mol adalah satuan dasar SI yang mengukur jumlah zat Istilah "mol" pertama kali diciptakan oleh Wilhem Ostwald dalam bahasa jerman pada tahun 1893, walaupun sebelumnya telah terdapat konsep massa equivalen seabad sebelumnya. Istilah mol diperkirakan berasal dari kata bahasa Jerman Molekül. Nama gram atom dan gram molekul juga pernah digunakan dengan artian yang sama dengan mol, namun sekarang sudah tidak digunakan.

Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat suatu sistem yang mengandung "entitas elementer" (atom, molekul, ion, elektron) sebanyak atom-atom yang berada dalam 12 gram karbon-12. Sehingga:

• satu mol besi mengandung sejumlah atom yang sama banyaknya dengan satu mol emas;
• satu mol benzena mengandung sejumlah molekul yang sama banyaknya dengan satu mol air;
• jumlah atom dalam satu mol besi adalah sama dengan jumlah molekul dalam satu mol air.

Terdapat miskonsepsi yang umum bahwa mol didefinisikan menurut tetapan Avogadro (juga disebut "bilangan Avogadro"). Namun kita tidak perlulah mengetahui jumlah atom ataupun molekul yang ada dalam suatu zat untuk menggunakan satuan mol, dan sebenarnya pula pengukuran jumlah zat dilakukan pertama kali sebelum adanya teori atom modern. Definisi mutakhir mol disepakati pada tahun 1960-an. Sebelumnya, definisi mol didasarkan pada berat atom hidrogen, berat atom oksigen, dan massa atom relativ oksigen-16. Keempat definisi ini memiliki tingkat perbedaan yang lebih kecil dari 1%.

Metode yang paling umum untuk mengukur jumlah zat adalah dengan mengukur massanyadan kemudian membagi nilai massanya dengan massa molar zat tersebut.Massa molar dapat dihitung dengan mudah dari nilai tabulasi bobot atom dan tetapan massa molar (didefinisikan sebagai 1 g/mol). Metode lainnya meliputi penggunaan volume molar ataupun pengukuran muatan listrik