fisika dasar 2 (tm1-2)

Upload: pratama-eka-putra

Post on 12-Feb-2018

257 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    1/26

    Fisika Dasar 2

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    2/26

    Awalan Metrik (SI)

    Besaran dan

    Satuan Dasar SI

    10-15fFemto

    10-12pPiko

    10-9

    nNano

    10-6

    Mikro

    10-3mMili

    10-2cCenti

    10-1dDesi

    101daDeka

    102hHektar

    103kKilo

    106MMega

    109

    GGiga

    1012TTera

    NilaiSingkatanAwalan

    cdKandelaIntensitas terang

    cahaya

    molMolJumlah zat

    KKelvinTemperatur

    AAmpereArus Listrik

    kgKilogramMassa

    sSekonWaktu

    mMeterPanjang

    SingkatanSatuanBesaran

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    3/26

    A C

    B

    Hubungan sudut-sudut denganAturan Sinus

    SinC

    SinB

    SinA ==

    Perkalian Vektor

    a. Perkalian antara vektor dengan skalarPerkalian ini memiliki arti yang sederhana yaitu hasil kali suatu skalar k dengan sebuah

    vektorA. Arah vektor yang baru sama dengan arah vektorA jika k positif dan berlawanandengan arahAjika k negatif.

    b. Perkalian titik (skalar)

    Produk skalar antara dua vektor A

    dan B, direpresentasikan olehlambang A.B didefinisikan sebagai

    kuantitas skalar yang diperoleh

    dengan mengalikan besarA dan B

    dengan sudut cosinus sudut antara 2

    vektor. Ditulis:

    A . B = AB cos

    c. Perkalian silang (vektor)

    Produk vektor antara dua vektorA dan B

    direpresentasikan oleh lambang A x Bdidefinisikan sebagai vektor yang mana

    besarnya diberikan oleh

    A x B = AB sin

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    4/26

    Analisis vektor untuk gerak 2D

    PosisiUntuk menjelaskan gerak dua dimensi secara lengkap, kita perlu menggunakan

    koordinat dua sumbu. Kita gunakan sumbux yang arahnya horizontal dan sumbuy

    yang arahnya vertikal. Posisi benda diukur dari pusat koordinat ditulis dalam notasi

    vektor sebagai berikut:

    : vektor yg pangkalnya di sb koordinat dan ujungnya di posisi benda

    x

    r

    : komponen vektor dlm arah sb xr

    y : komponen vektor dlm arah sb yr

    i

    : vektor satuan yg searah sb x

    j

    : vektor satuan yg searah sb y

    (1)

    (1)

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    5/26

    r

    Panjang vektor memenuhi

    Perpindahan

    (5)

    (4)

    (3)

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    6/26

    Contoh a:

    (7)

    (6)

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    7/26

    MUATAN DAN MATERI

    1.1 Muatan Listrika. Muatan listrik dibagi dua jenis, muatan positifdan

    muatan negatif. Ketika batang kaca digosok

    dengan kain sutera, elektron-elektron batangkaca menuju ke kain sutera sehingga batang kacakekurangan elektron, dan batang kaca menjadibermuatan positif. Ketika batang plastik digosok

    dengan wol, elektron-elektron wol menuju kebatang plastik sehingga batang plastik kelebihanelektron, dan batang plastik menjadi bermuatannegatif.

    b. Dua benda bermuatansejenis tolak-menolakdandua benda bermuatantak sejenis tarik-menarik.

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    8/26

    1.2 Konduktor dan Isolator

    Bahan-bahan perak, tembaga, danaluminium yang dapat dialiri arus listrik ataumudahmenghantarkan arus listrikdisebutkonduktor listrik,

    sedangkan bahan-bahan karet dan plastik yang tidakdapat dialiri arus listrik atausukar menghantarkanarus listrikdisebutisolator listrik.

    Beberapa bahan, seperti germanium dan silikondapat bertingkah laku kadang-kadang sebagaikonduktordan kadang-kadangsebagai isolator.Bahan-bahan seperti ini disebut semikonduktor.

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    9/26

    Menurut SI satuanmuatanadalahCoulomb (C), yang

    didefinisikandalambentukarus listrik, Ampere (A).

    Muatansekitar 10 nCsampai 0,1C dapat dihasilkan

    dalamlaboratoriumdengancaramenempelkanbenda-benda tertentu danmenggosokkannya.

    Satuan Standar

    Internasional

    Bab 1

    Hukum Coulomb dan Hukum Gauss

    e = 1,6 x 10-19

    C, me = 9,1 x 10-31

    kg, k = 9 x 109

    Nm2

    /C2

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    10/26

    Gaya yg dilakukan oleh satu muatan titikpada muatan titik lainnya bekerjasepanjang garis yang menghubungkankedua muatan tersebut. Besarnya gayaberbanding terbalik kuadrat jarakkeduanya, berbanding lurus dgnperkalian kedua muatan.

    Gaya tolak menolak muatan sama

    Gaya tarik menarik muatan beda

    Dengan k = 8,99 109 N.m2/C2

    Hukum Coulomb

    122

    12

    2112 rF r

    qkq=

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    11/26

    Pendahuluan

    Newton menemukan bahwa dua buah massa saling tarik-menarik dengan gaya

    yang berbanding lurus dengan perkalian dua massa dan berbanding terbalik

    dengan kuadrat jarak keduanya. Coulomb menemukan sifat serupa pada muatan

    listrik. Dua buah muatan listrik saling mengerjakan gaya yang besarnya berbanding

    lurus dengan perkalian dua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak

    keduanya.

    Gambar 1.1. Muatan sejenis tolak-menolak dan muatan berbeda jenis tarik-menarik

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    12/26

    Gaya yang dihasilkan bisa berupa gaya tarik-menarik atau tolak menolak, tergantung

    pada jenis muatan yang melakukan gaya. Dari hasil pengamatan didapatkan bahwai) Dua muatan sejenis, yaitu muatan yang sama-sama positif atau sama-sama negatif

    melakukan gaya tolak-menolak.

    ii) Dua muatan yang tidak sejenis, yaitu positif dan negatif, saling melakukan gaya

    tarik-menarik.

    1.1. Gaya Coulomb antara Dua Muatan Titik

    Posisi muatan q1 dan q2 dalam system koordinat

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    13/26

    (1.1)

    Jarak antara dua muatan tersebut adalah

    Vektor satuan yang searah dengan vektor adalah

    (1.2)

    Besarnya gaya Coulomb pada muatan q2 oleh muatan q1 adalah

    (1.3)

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    14/26

    (1.4)

    (1.5)

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    15/26

    Contoh 1:

    Muatan q1 = 2 mC berada pada koordinat (0,3) m dan muatan q2 = 4 mC berada pada

    koordinat (4,6) m, lihat gambar berikut. Tentukan gaya yang dilakukan muatan q1

    Pada muatan q2.

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    16/26

    Contoh 2:

    Tentukan besar gaya Coulomb pada electron atom hydrogen yang dilakukan oleh

    proton di inti. Anggaplah bahwa electron mengelilingi proton pada jarak r = 0,53 A.

    Besar muatan electron dan proton adalah 1,6 x 10-19 C.

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    17/26

    1.2. Gaya Coulomb oleh Sejumlah Muatan

    Jika terdapat sejumlah muatan maka gaya total pada suatu muatan merupakanjumlah vektor gaya yang dilakukan oleh sejumlah muatan lainnya. Misalkan kita

    memiliki muatan q1, q2, q3, dan q4 ihat Gambar. Berapa gaya pada muatan q4?

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    18/26

    (1.6)

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    19/26

    Contoh 3:

    Tiga buah muatan berada pada titik sudut segitiga sama sisi (lihat gambar). Masing-

    Masing muatan tersebut adalah q1 = 1 mC, q2 = 2 mC, dan q3 = -4 mC.

    Tentukan gaya total pada muatan q1 dan gaya total pada muatan q3.

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    20/26

    NextPrev. Main

    Definisi

    Medan listrik merupakan suatu besaran vektor yang diakibatkan

    adanya muatan listrik

    Medan listrik : suatu daerah yang masih terpengaruh oleh adanyagaya listrik.

    Muatan Listrik : Jumlah atau kuantitas listrik yang terdapat pada

    sebuah benda yang dinyatakan dengan satuan Coulomb (C) yang

    terdiri dari muatan positif dan negatif serta netral Vektor posisi : vektor satuan yang arahnya sejajar dengan lintasan

    (posisi) antara muatan 1 dan muatan 2 yang menimbulkan gaya listrik

    Garis gaya listrik : suatu cara untuk menggambarkan arah medan

    listrik

    Dalam mempelajari medan listrik perlu diketahui terlebih dahulu

    definisi yang berkaitan dengan istilah-istilah penting dan mendasar.

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    21/26

    1.3. Medan Listrik

    Mengapa muatan q1 dapat melakukan gaya pada muatan q2 meskipun kedua

    muatan tersebut tidak bersentuhan? (Mirip dengan gaya gravitasi karena ada medan

    gaya)

    Gaya Coulomb muncul karena muatan q1 menghasilkan medan listrik pada posisi

    muatan q2. Muatan q2 berinteraksi dengan medan yang dihasilkan muatan q1, dan

    interaksi tersebut menghasilkan gaya pada muatan q2.

    (1.7)

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    22/26

    (1.8)

    (1.9)

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    23/26

    Contoh 4:

    Ada dua buah muatan masing-masing q1 = 2 mC dan q2 = -5 mC. Ke duamuatan tersebut dipisahkan oleh jarak 80 cm. A) berapa kuat medan litrik

    dan arahnya pada titik tepat di antara dua muatan tersebut? (b) Di manakah

    posisi yang memiliki medan nol?

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    24/26

    1.4. Medan Listrik oleh Muatan Cincin

    Medan listrik di sumbu cincin

    Keliling cincin adalah

    (1.10)

    Kerapatan muatan cincin (muatan per panjang) adalah

    Kita bagi cincin atas bagian-bagian kecil sejum ah N buah.

    Panjang tiap bagian adalah

    (1.11)

    Jika N cukup besar maka S cukup kecil sehingga tiap bagian dapat dipandangsebagai muatan titik. Dengan demikian, hokum Coulomb untuk muatan titik dapat

    digunakan untuk menghitung medan yang dihasilkan S. Muatan yang dikandung

    tiap elemen adalah

    (1.12)

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    25/26

    sehingga medan listrik pada titik pengamatan yang dihasilkan

    oleh elemen muatan ini adalah

    (1.13)

    Dg menggunakan dalil Phitagoras maka

    (1.14)

    Perhatikan medanE. Arahnya membentuk sudut dengan sumbu cincin.

    Medan tersebut dapat diuraikan atas komponen vertikal dan horisontal

    (1.15)

    (1.16)

    Dari gambar tampak bahwa

  • 7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

    26/26

    Maka

    (1.17)

    (1.18)