PANDUAN BELAJAR
FISIKA DAN PENGUKURAN

| HANDOUT | PRESENTASI |

Ilmu Fisika bertujuan untuk  memberi  pemahaman terhadap kejadian alam dengan mengembangkan teori  yang didasarkan pada eksperimen. Teori umumnya dinyatakan dalam bahasa matematika. Ternyata berbagai gejala alam yang teramati dapat dijelaskan dengan beberapa hukum dasar fisika.

Sebelum membicarakan hukum-hukum fisika perlu kiranya didefinisikan secara jelas besaran-besaran fisika yang terkait. Contoh besaran fisika antara lain gaya, kecepatan, percepatan, dll. Besaran-besaran tersebut dapat dinyatakan dalam besaran fisika lain yang lebih dasar (besaran pokok).

Sebenarnya terdapat beberapa besaran pokok, namun untuk mekanika hanya menyangkut tiga besaran pokok, yaitu panjang, massa dan waktu.  Dalam SI satuan masing-masing besaran tersebut adalah meter (m), kilogram (kg) dan sekon (s).

Massa jenis suatu zat didefinisikan sebagai massa zat tersebut persatuan volume. Zat yang berbeda memiliki massa jenis yang berbeda karena perbedaan massa atom dan struktur atomnya.

Jumlah atom dalam satu mole untuk suatu unsur atau senyawa disebut “bilangan Avogadro”, N_A, yang besarnya 6,02 x 10²³.

Untuk meneliti suatu persamaan fisika sering dilakukan analisa dimensi.

Pada umumnya terdapat enam hal yang harus diperhatikan dalam menyelesaikan soal-soal fisika :

1. Bacalah soal dengan cermat.   Yakinlah bahwa anda telah mengerti persoalan yang sedang anda hadapi sebelum melangkah lebih lanjut.

2. Jika perlu buatlah diagram dan sumbu koordinat lengkap dengan label-label.

3. Ketika memikirkan apa yang ditanyakan di dalam soal, ingatlah prinsip dasar fisika atau prinsip-prinsip yang terkait, kenalilah besaran fisika yang telah diketahui maupun yang belum.

4. Pilihlah rumus dasar atau jabarkan rumus yang dapat digunakan untuk menentukan besaran fisika yang belum diketahui.

5. Substitusikan nilai-nilai yang telah diketahui dengan satuan yang sesuai ke dalam persamaan tersebut.

6. Hitung nilai besaran fisika yang belum diketahui. Telitilah pekerjaan anda dengan memperhatikan hal-hal berikut : Apakah satuan yang digunakan sesuai ? Apakah jawaban anda masuk akal ?  Apakah tanda plus-minus telah sesuai dan bermakna?

Anda harus mahir dengan teknik-teknik matematika seperti berikut :

1. Menggunakan pangkat dari sepuluh (sistem matrik) dalam menyatakan bilangan seperti misalnya 0,00026 = 2,6 x 10^-4.

2. Melakukan operasi-operasi aljabar seperti perkalian, pecahan, menyelesaikan persamaan kwadrat dan menyelesaikan persamaan linier.

3. Dasar-dasar geometri dalam dua dan tiga dimensi,  yaitu kemampuan membuat grafik fungsi, menghitung luas dan volume untuk bentuk-bentuk tertentu dan tahu persamaan grafik garis lurus, lingkaran, elip, parabola dan hiperbola.

4. Rumus-rumus dasar trigonometri – definisi dan sifat-sifat fungsi sinus, cosinus dan tangen; rumus Pythagoras, rumus sinus, rumus cosinus dan beberapa persamaan identitas trigonometri.

1. Apakah anda telah dapat menjelaskan satuan panjang, masa dan waktu beserta standard satuan untuk besaran-besaran tersebut dalam SI ?

2. Apakah anda telah dapat melakukan analisa dimensi pada persamaan yang menyangkut besaran-besaran fisika dengan satuan masing-masing telah diketahui ?.

3. Apakah anda telah dapat melakukan konversi satuan dari satu sistem ke sistem lain ?.

Cobalah selesaikan soal-soal berikut ini sebelum anda melihat penyelesaiannya.

1. Hitunglah massa jenis kubus pejal dengan sisi 5,00 cm yang bermassa 350 g.

2. Hitunglah massa sebuah atom a. helium   b. besi    c. timbal.  Nyatakan jawaban anda dalam satuan massa atom (u) dan dalam gram. Massa Atom masing-masing adalah 4, 56 dan 207.

3. Sebutir besi dilihat dengan mikroskop, ternyata berbentuk kubus dengan sisi
   5,00 x 10^-6 cm. Tentukan a. massa butir besi tersebut dan b. jumlah atom besi di dalam kubus tersebut. Massa Atom besi 56 u dan massa jenisnya 7,86 g/cm³.

4. Pergeseran partikel yang beregerak dengan percepatan konstan ditentukan oleh lama partikel bergerak (waktu) dan percepatan. Misalkan pergeseran tersebut dinyatakan dengan s = ka^mtⁿ, yang mana k adalah konstanta tak berdimensi.  Tunjukkan dengan melakukan analisa dimensi bahwa persamaan tersebut memenuhi syarat apabila m = 1 dan n = 2. Dapatkah analisa tersebut digunakan untuk menentukan nilai k ?

5. Diantara persamaan-persamaan berikut, manakah yang secara dimensional benar ?
   a.  v = v_o + ax      b. y = (2 m)cos(kx), yang mana k = 2 m^-1.

6. Konsumsi bahan bakar oleh sebuah perusahaan memenuhi persamaan empiris V=1,5t+0,0080 t², yang mana V adalah volume dalam jutaan meter kubik dan t adalah waktu dalam bulan. Nyatakan persamaan tersebut dalam satuan meter kubik dan sekon.  Nyatakan satuan yang sesuai untuk koefisien-koefisiennya dan anggaplah satu bulan adalah 30 hari.

7. Hukum Newton tentang gravitasi dinyatakan dengan :  F = GMm/r². Dalam hal ini F adalah gaya gravitasi, M dan m adalah massa dan r adalah panjang. Dalam SI satuan gaya adalah kg.m/s². Apakah satuan konstanta G dalam SI ?