MEKANIKA

 MATERI:

MEKANIKA

Ringkasan fisika  yang akan dibuat, terbagi menjadi 6 bagian, yaitu :

• Mekanika
• Kalor
• Getaran, Gelombang, dan Bunyi
• Cahaya
• Listrik Magnet
• Tata Surya dan Bumi

Kita awali dari bagian yang pertama, yaitu mekanika. Untuk mendasari belajar fisika, maka akan diawali dengan materi besaran dan satuan terlebih dulu.

Besaran dan Satuan
1. Besaran pokok adalah besaran yang satuannya didefinisikan sendiri.
    Terdiri dari : Panjang (m), massa (kg), waktu (s), suhu (K), arus listrik (A), intensitas cahaya (Cd) dan jumlah zat (mol).
2. Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok.
    Contoh : kecepatan (m/s), percepatan (m/s²), gaya (kg.m/s² atau Newton), usaha (kg m²/s² atau Joule) dan sebagainya.
3. Besaran skalar adalah besaran yang memiliki besar atau nilai saja.
    Contoh : panjang, massa, waktu, suhu, kelajuan dan sebagainya.
4. Besaran vektor adalah besaran yang memiliki besar dan arah.
    Contoh : perpindahan, gaya, kecepatan, percepatan dan sebagainya.

Zat dan Wujudnya

1. Massa jenis adalah  massa benda tiap satu satuan volume.

          ρ = massa jenis (kg/m³)
         m = massa benda (kg)
          v = volume benda (m³)

2. Zat adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Zat terdiri dari zat cair, padat dan gas

3. Perubahan wujud zat
Memerlukan kalor :

Diagram perubahan wujud

1. mencair
2. menguap
3. menyublim
Melepaskan kalor
4. membeku
5. mengembun
6. mengkristal/deposisi





4. Kohesi adalah gaya tarik-menarik antara partikel-partikel (molekul) yang sejenis.
5. Adhesi adalah gaya tarik-menarik antara partikel-partikel (molekul) yang tidak sejenis.
6. Kapilaritas adalah peristiwa naiknya zat cair melalui celah-celah kecil.

Gerak

1. Sebuah benda dikatakan bergerak jika kedudukan benda tersebut berubah terhadap benda lain yang menjadi acuan.
2. Gerak bersifat relatif artinya suatu benda yang bergerak terhadap benda tertentu belum tentu bergerak terhadap benda lain.
Contoh : Bus dikatakan bergerak terhadap seorang yang berdiri di pinggir jalan, tetapi dikatakan tidak bergerak (diam) menurut penumpangnya.
3. Suatu benda dikatakan melakukan gerak semu jika benda tersebut nampak seolah-olah bergerak padahal benda tersebut diam.
Contoh : Pohon-pohon dipinggir jalan nampak bergerak menjauhi seorang penumpang bus, matahari bergerak dari timur ke barat, bulan selalu mengikuti kita kemanapun kita bergerak.
4. Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda. Perpindahan adalah perubahan kedudukan yang diukur dari titik awal sampai titik akhir yang dicapai benda.
5. Kelajuan berbeda dengan kecepatan. Kelajuan merupakan besaran skalar sedang kecepatan merupakan besaran vektor. Kelajuan didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh benda tiap waktu, sedangkan kecepatan didefinisikan sebagai perpindahan yang ditempuh tiap waktu.
6. Kecepatan sesaat :

v = kecepatan (m/s)
s = perpindahan (m)
t = selang waktu (s)
7. Kecepatan rata-rata adalah hasil bagi antara jarak total yang ditempuh benda dengan selang waktu total untuk menempuh perpindahan tersebut.

8. Gerak lurus adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus.
a. Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dengan kecepatan tetap.

Grafik s - t pada GLB Grafik v - t pada GLB

b. Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dengan kecepatan yang berubah secara teratur (percepatan tetap).

	Grafik s-t pada GLBB Grafik v-t pada GLBB

Gerak lurus berubah beraturan ada 2 macam, yaitu :

• GLBB dipercepat, contoh : gerak benda jatuh bebas, gerak benda menuruni bidang miring
• GLBB diperlambat,contoh : gerak benda vertikal ke atas, gerak benda horizontal dalam permukaan kasar (tanah, pasir)

Rumus GLBB :

atau V_t = V₀ + a.t
a = percepatan (m/s²)
V_t = kecepatan akhir (m/s)
V₀ = kecepatan mula-mula (m/s)

Gaya

1. Gaya merupakan besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki besar dan arah.
2. Pengaruh gaya :
a. membuat benda bergerak
b. mempercepat atau memperlambat gerak benda
c. mengubah arah gerak benda
d. mengubah bentuk benda
3. Gaya terdiri dari :
a. Gaya sentuh yaitu gaya yang bekerja pada benda akibat sentuhan kedua permukaan benda. Contohnya : gaya otot, gaya mesin, gaya pegas dan gaya gesek.
b. Gaya tak sentuh adalah gaya yang bekerja pada benda bukan atau tidak ada sentuhan pada bendanya Contohnya : gaya magnet, gaya listrik dan gaya gravitasi.
4. Resultan Gaya : sebuah gaya yang menggantikan dua atau lebih gaya.
a. Searah

Gaya-gaya searah

b. Berlawanan arah

Gaya-gaya berlawanan arah

5. Hukum I Newton : Hukum Kelembamam
Σ F = 0
Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda dalam keadaan diam atau bergerak lurus dengan kecepatan tetap
Contoh : Pada saat supir bus mendadak mengerem, maka para penumpang terdorong ke depan.
6. Hukum II Newton : Tentang gaya dan percepatan
Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.

atau Σ F = m a
F = gaya (N)
m = massa (kg)
a = percepatan (m/s²)
7. Hukum III Newton : Hukum Aksi-Reaksi
Gaya aksi-reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda, segaris, berlawanan arah dengan besar yang sama.
F _aksi = - F _reaksi
Contoh : Ketika kita memukul tembok, jari yang menyentuh tembok terasa sakit.
8. Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua buah benda yang bergesekan dan arahnya berlawanan dengan arah gerak benda.
Besarnya gaya gesekan tergantung pada kekasaran permukaan sentuh.

Gaya gesekan

9. Berat benda adalah gaya tarik bumi yang bekerja pada benda tersebut.
W = m g; W = berat (N)
m = massa (kg)
10. Berat jenis

S = berat jenis (N/m³)
W = berat benda (N)
ρ = massa jenis benda (kg/m³)
11. Keseimbangan pada papan

Keseimbangan pada papan

l₁F₁ = l₂F₂

Usaha dan Energi

1. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.
1 kal = 4,2 J
1 joule = 0,24 kal
2. Bentuk-bentuk energi
a. Energi mekanik, terdiri dari energi kinetik dan energi potensial.
b. Energi panas (kalor) , timbul dari energi kinetik partikel-partikel penyusun benda.
c. Energi kimia adalah energi yang terkandung dalam bahan bakar.
d. Energi listrik, terdapat dalam arus listrik
e. Energi bunyi, dihasilkan dari semua benda yang bergetar
3. Energi kekekalan energi :” energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan “
4. Energi mekanik
a. Energi potensial : energi yang dimiliki benda karena kedudukannya.
E_p = m g h
E_p = energi potensial (J)
h = ketinggian (m)
b. Energi kinetik : energi yang dimiliki benda karena geraknya
E_k = ½ mv²
E_k = energi kinetik (J)
v = kecepatan (m/s)
Energi mekanik : E_m = E_p + E_k
Suatu benda yang dilempar ke atas:
saat naik, kecepatan berkurang dan h bertambah (EK berkurang dan EP bertambah)
saat turun kecepatan bertambah dan h berkurang (EK bertambah dan EP berkurang)
5. Usaha adalah hasil kali gaya terhadap perpindahan :
W = F s; W = Usaha (J); F = gaya (N)
s = perpindahan (m)
6. Daya :

P = daya (Watt)
W = Usaha (Joule)
s = perpindahan (m)
v = kecepatan (m/s)
t = waktu (s)
Satuan daya :
1 joule/sekon = 1 watt (W)
1 Horse Power (Hp) = 746 W
7. Pesawat sederhana : digunakan untuk memudahkan melakukan usaha
a. Tuas

Tuas

Beban x lengan beban = kuasa kali lengan kuasa
W lb = F lk
Keuntingan mekanis :

b. Katrol
- Katrol tetap
F = W, Lk = Lb
KM = 1
- Katrol bergerak
F = ½ W; Lk = 2Lb
KM = 2

Katrol

c. Bidang miring
Keuntungan Mekanis :

Zat cair

1. Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja dibagi luas permukaan bidang.

P = tekanan (N/m²)
F = gaya (N)
A = luas bidang tekan (m²)
2. Tekanan hisdrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh zat cair yang diam dalam suatu kedalaman tertentu
P_h = ρ g h = S h
P_h = tekanan hidrostatis (N/m²)
ρ = massa jenis zat (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
S = berat jenis (N/m³)
h = kedalaman (m)
Besarnya tekanan hidrostatik dapt diketahui dengan alat Hartl.
3. Hukum Pascal : “ tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruangan tertutup diteruskan ke segala arah dan sama besar “

Penerapan Hukum Pascal

F₁,₂ = gaya pada penampang kecil, besar
A₁,₂ = luas penampang kecil, besar
Alat – alat yang menggunakan hukum Pascal :
a. Dongkrak hidrolik
b. Rem hidrolik
c. Alat pengangangkat mobil
d. Kempa hidrolik
4. Permukaan zat cair dalam bejana berhubungan
Berlaku hukum utama hidrostatika : “tekanan yang dilakukan oleh zat cair yang sejenis pada kedalaman yang sama adalah sama besar “

Bejana berhubungan

P₁ = P_2,
atau
ρ₁h₁ = ρ₂h₂
ρ_1,2 = massa jenis zat cair 1,2
h_1,2 = ketinggian zat cair 1,2
Hukum bejana berhubungan tidak berlaku jika :
a. bejana diisi zat cair yang berbeda
b. tekanan kedua bejana tidak sama (misalnya salah satu bejan ditutup saat diisi)
c. ada pipa kapilernya
Penerapan : cerek/teko, menara air, water pas
5. Hukum Archimedes : “ suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut “
F_A = ρ_a V_a g = v_a S
ρ_a = massa jenis zat cair (kg/m³)
V_a = volume benda yang tercelup dalam zat cair
Berat di air = Berat di udara – gaya keatas
W_A = W_U – F_A

Terapung, tenggelam dan melayang
a. terapung : ρ_benda < ρ_{zat cair}
b. melayang : ρ_benda = ρ_{zat cair}
c. tenggelam : ρ_benda > ρ_{zat cair}
Penerapan : jembatan ponton, kapal selam, hidrometer, kapal laut, galangan kapal, dan balon udara
6. Torricelli menyimpulkan bahwa tekanan udara yang disebabkan oleh lapisan atmosfer bumi di permukaan laut adalah 76 cm Hg yang disebut satu atmosfer.
1 atm = 76 cm Hg
Setiap kenaikan 100 m, tekanan udara turun 1 cm Hg = 10 mm Hg.
Ketinggian = (76 cm Hg – Bar) x 100 m

7. Manometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara di dalam ruang tertutup.
a. Manometer zat cair
Jika zat cair yang digunakan adalah raksa berlaku :
P _gas = (tek. atmosfer ± h) cm Hg
Jika raksa diganti air, berlaku :

b. Manometer logam/Bourdon : mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup yang bertekanan tinggi.
8. Hukum Boyle : “ hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup adalah tetap”
PV = C atau P₁V₁ = P₂V₂
Untuk campuran :

P_1,2 = tekanan pada keadaan 1, 2
V_{I, 2} = volume pada keadaan 1 dan 2