FISIKA DASAR 1

A.  Besaran dan Satuan

Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dapat dinyatakan ke dalam angka-angka.

Berdasarkan Jenisnya, besaran terbagi 2, yaitu:

1.    Besaran Pokok

Yaitu besaran yang dapat berdiri sendiri tanpa menurunkannya dari besaran-besaran lainnya.

Besaran Pokok	Satuan (SI)	Dimensi
Panjang	Meter (m)	L
Massa	Kilogram (kg)	M
Waktu	Sekon (s)	T
Suhu	Kelvin (K)	θ
Kuat Arus Listrik	Ampere (A)	I
Intensitas Cahaya	Candela (cd)	J
Jumlah Zat	Mol (n)	N

Tabel Besaran Pokok

2.    Besaran Turunan

Yaitu besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran-besaran pokok.

Besaran Turunan	Satuan (SI)	Dimensi
Luas	m2	L2
Volume	m3	L-3
Massa Jenis	kg/m3	ML-3
Kecepatan	m/s	LT-1
Percepatan	m/s2	LT-2
Gaya	Newton (N)	MLT-2
Tekanan	Pascal (N/m2)	ML-1T-2
Usaha	Joule (J)	ML2T-2
Daya	Watt	ML2T-3

                           Tabel Besaran Turunan

A.  Vektor

   Besaran Skalar

Yaitu besaran yang memiliki nilai (besar) tetapi tidak memiliki arah.

Contoh: Jarak, massa, waktu, suhu, kelajuan, volume, luas, energi, dan daya.

   Besaran Vektor

Yaitu besaran yang memiliki nilai (besar) dan arah.

Contoh: Perpindahan, kecepatan, percepatan, gaya, usaha, momentum dan medan listrik.

1.    Resultan Vektor

Yaitu hasil penjumlahan/pengurangan vektor.

Cara Perhitungannya adalah:

·         Vektor segaris dan searah, resultannya dijumlahkan

·         Vektor segaris dan berlawanan, resultannya dikurangi

·         Vektor membentuk sudut resultan

α= sudut yang dibentuk vektor F₁ dan F₂

3.    Komponen Vektor

Yaitu hasil uraian sebuah vektor F yang terletak pada bidang x dan y.

Besar komponen vektor F masing-masing Fx = F.cos αdan  Fy = F.sin α

Besar vektor F        :

Arah vektor F         : α= arc tan 

B. Pengertian Gerak

Gerak adalah perubahan posisi suatu benda terhadap titik acuan. Titik acuan sendiri didefinisikan sebagai titik awal atau titik tempat pengamat. Gerak bersifat relatif artinya gerak suatu benda sangat bergantung pada titik acuannya. Benda yang bergerak dapat dikatakan tidak bergerak, sebgai contoh meja yang ada dibumi pasti dikatakan tidak bergerak oleh manusia yang ada dibumi. Tetapi bila matahari yang melihat maka meja tersebut bergerak bersama bumi mengelilingi matahari.

Contoh lain gerak relatif adalah B menggedong A dan C diam melihat B berjalan menjauhi C. Menurut C maka A dan B bergerak karena ada perubahan posisi keduanya terhadap C. Sedangkan menurut B adalah A tidak bergerak karena tidak ada perubahan posisi A terhadap B. Disinilah letak kerelatifan gerak. Benda A yang dikatakan bergerak oleh C ternyata dikatakan tidak bergerak oleh B. Lain lagi menurut A dan B maka C telah melakukan gerak semu.

Gerak semu adalah benda yang diam tetapi seolah-olah bergerak karena gerakan pengamat. Contoh yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika kita naik mobil yang berjalan maka pohon yang ada dipinggir jalan kelihatan bergerak. Ini berarti pohon telah melakukan gerak semu. Gerakan semu pohon ini disebabkan karena kita yang melihat sambil bergerak.

Pembagian Gerak

Bedasarkan lintasannya gerak dibagi menjadi 3

Gerak lurus yaitu gerak yang lintasannya berbentuk lurus

Gerak parabola yaitu gerak yang lintasannya berbentuk parabola

Gerak melingkar yaitu gerak yang lintasannya berbentuk lingkaran

Sedangkan berdasarkan percepatannya gerak dibagi menjadi 2

Gerak beraturan adalah gerak yang percepatannya sama dengan nol (a = 0) atau gerak yang kecepatannya konstan.

Gerak berubah beraturan adalah gerak yang percepatannya konstan (a = konstan) atau gerak yang kecepatannya berubah secara teratur

Pada kesempatan ini hanya akan kita bahas tentang gerak lurus saja. Gerak lurus sendiri dibagi menjadi 2 :

1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Adalah gerak gerak benda yang lintasannya lurus dan kecepatannya konstan (tetap). Contoh gerak GLB adalah mobil yang bergerak pada jalan lurus dan berkecepatan tetap.

Persamaan yang digunakan pada GLB adalah sebagai berikut :

s = v.t

Keterangan :

s adalah jarak atau perpindahan (m)

v adalah kelajuan atau kecepatan (m/s)

t adalah waktu yang dibutuhkan (s)

Sebelum lebih lanjut membahas tentang gerak terlebih dahulu kita bahas tentang perbedaan perpindahan dan jarak tempuh.

Perpindahan adalah besarnya jarak yang diukur dari titik awal menuju titik akhir sedangkan Jarak tempuh adalah Panjang lintasan yang ditempuh benda selama bergerak.

Perhatikan gambar dibawah ini

Perpindahan

Sebuah benda bergerak dari A menuju B kemudian dia kembali ke C. Pada peristiwa di atas Pepindahannya adalah AB – BC = 200 m – 90 m = 110 m. Sedangkan jarak yang ditempuh adalah AB + BC = 200 m + 90 m = 290 m.

Apabila perpindahan dan jarak itu berbeda maka antara kecepatan dan kelajuan juga berbeda.

Kecepatan didefinisikan sebagai besarnya perpindahan tiap satuan waktu dan Kelajuan didefinisikan sebagai besarnya jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Perumusan yang digunakan pada kecepatan dan kelajuan adalah sama.

Karena dalam hal ini yang kita bahas adalah gerak lurus maka besarnya perpindahan dan jarak yang ditempuh adalah sama. Berdasarkan pada alasan ini maka untuk sementara supaya mudah dalam membahas, kecepatan dan kelajuan dianggap sama.

Pada pembahasan GLB ada juga yang disebut dengan kecepatan rata-rata. Kecepatan rata-rata didefinisikan besarnya perpindahan yang ditempuh dibagi dengan jumlah waktu yang diperlukan selama benda bergerak.

v rata-rata = Jumlah jarak atau perpindahan / jumlah waktu

Karena dalam kehidupan sehari-hari tidak memungkinkan adanya gerak lurus beraturan maka diambillah kecepatan rata-rata untuk menentukan kecepatan pada gerak lurus beraturan.

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Adalah gerak lintasannya lurus dengan percepatan tetap dan kecepatan yang berubah secara teratur. Contoh GLBB adalah gerak buah jatuh dari pohonnya, gerak benda dilempar ke atas.

GLBB dibagi menjadi 2 macam :

a. GLBB dipercepat

Adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin cepat, contoh GLBB dipercepat adalah gerak buah jatuh dari pohonnya.

Grafik hubungan antara v terhadap t pada GLBB dipercepat adalah

b. GLBB diperlambat

Adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin kecil (lambat). Contoh GLBB diperlambat adalah gerak benda dilempar keatas.

Grafik hubungan antara v terhadap t pada GLBB diperlambat

C. Gerak Parabola

Gerak parabola merupakan gerak dua dimensi suatu benda yang bergerak membentuk sudut tertentu (sudut elevasi) dengan sumbu x atau y. Bukan gerak yang lurus vertikal atau lurus horizontal. Sebagai ilustrasi kita melempar buah apel kepada teman yang berada di depan kita. Jika dicermati, lintasan yang dilalui oleh apel adalah parabola.

Gerak parabola merupakan gabungan antara gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan.

Komponen sumbu x

Pada gerak parabola, komponen sumbu x merupakan komponen dari GLB, di mana kecepatan pada arah horizontal di posisi manapun adalah tetap (konstan). CATATAN PENTING : Komponen kecepatan awal (Vo) di sumbu x adalah Vox = Vo cos θ. Persamaan pada sumbu x diperoleh dari persamaan umum GLB. Tabel berikut menunjukkan persamaan gerak parabola pada sumbu x yang diambil dari persamaan umum GLB.

Komponen sumbu y

Pada komponen sumbu y, gerak parabola merupakan GLBB diperlambat karena berlawanan dengan gravitasi. Masih ingat 3 persamaan GLBB ? perlu diketahui perubahan simbol pada gerak parabola dari GLBB : posisi atau perpindahan benda disimbolkan dengan y ( pada GLBB disimbolkan s), percepatan menggunakan percepatan gravitasi -g karena ke arah atas (pada GLBB percepatan benda a). CATATAN PENTING : Komponen kecepatan awal (Vo) di sumbu y adalah Voy = Vo sin θ. Tabel berikut menunjukkan persamaan gerak parabola pada sumbu y yang diambil dari persamaan umum GLBB.

Menentukan Waktu untuk Ketinggian Maksimum (puncak)

Ketinggian maksimum dicapai pada sumbu y, maka kita harus menggunakan tinjauan komponen sumbu y di atas. Pada ketinggian maksimum, kecepatan benda pada sumbu y adalah nol (Vy =0). sehingga diperoleh persamaan :

 
 

Menentukan Waktu untuk kembali ke posisi/ketinggian semula

waktu yang ditempuh benda selama bergerak di udara dari posisi awak ke posisi akhir pada ketinggian yang sama adalah sama dengan 2 kali waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian maksimum. Sehingga diperoleh persamaan :

 

Menentukan Ketinggian Maksimum

sama seperti tinjauan menentukan waktu untuk ketinggian maksimum di atas, namun kita gunakan persamaan kecepatan yang ke dua. Yaitu :

Menentukan Jangkauan Maksimum

Jangkauan maksimum merupakan jarak maksimum yang ditempuh dalam sumbu x (arah horizontal). Untuk memperoleh persamaannya digunakan tinjauan pada sumbu x. Ingat untuk menentukan jarak pada arah horizontal digunakan persamaan  x = Vo sin θ x tx dimana besarnya tx = 2 tp.

Gerak setengah Parabola

Gerak setengah parabola merupakan gerak suatu benda yang pada awalnya bergerak horizontal pada ketinggian tertentu, sehingga ketika jatuh ke bawah akan membentuk lintasan setengah parabola. Hal yang perlu diperhatikan pada gerak ini adalah :

1.                  Pada arah vertikal ke bawah berlaku persamaan gerak jatuh bebas h = ½ gt2 

2.                  Pada arah horizontal berlaku persamaan GLB X = V x t