Buku Pedoman Kerja Mahasiswa Mata Ajar: Fisika Dasar 2 (ENGE600004) Tim Dos en Fis ik a Dasar 2: M. Khalid Nurdin P., Dipl. HEP Dr. Dede Djuhana Dr. techn. Djoko Triyono Ahmad S Az iz, M.Si Dr. Ariadne L Juwono Arief S Fitrianto , M.Si Arief Sudarm adji, MT Dwi Seno Kuncoro, M.Si Dr. Efta Yudiarsah Dr.-Ing. Farid Thalib Dr. Handhika Satrio Ramadhan Kristina Tri Wigati, M.Si Lusitra Munisa, M.Si Dr. Lingga Hermanto Dr.Eng. Supriyant o Rachmat Andika, M.Si Sutarto, M.Si Surya Darma, M.Si Dr. Yunus Daud Dr. Supriyanto Ardjo Pawiro Tri Surawan, M.Si Dr. Vivi Fauzia Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2014 This book is for non-commercial education purpose only. It contains figures, tables, chart, materials taken from various ref erences.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Mata ajar ini memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk secara aktif berusaha menguasai
konsep-konsep dasar fisika dalam bidang listrik, magnet, gelombang, dan optik. Selain itu, matakuliah ini jugamemberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk secara aktif melatih kemampuanmenerapkan bidang-bidang fisika tersebut dalam penyelesaian masalah terkait. Selain itu, dalam
mata ajar ini mahasiswa memperoleh kesempatan untuk melatih dan mengasah softskills merekamelalui berbagai aktifitas dalam perkuliahan, sebagai contoh Kerja Kelompok untuk memahami
lebih mendalam konsep, fenomena, dan aplikasi fisika secara komprehensif dan Integratif. Dalammengerjakan tugas kelompok ini mahasiswa berkesempatan mempelajari bagaimana konsep-konsep
fisika dasar, listrik, magnet, gelombang, dan optik, diterapkan pada teknologi atau digunakan dalammemahami gejala alam.
Buku Pedoman Kerja Mahasiswa ini disusun berdasarkan silabus dan peta program/matriks
pembelajaran perkuliahan fisika dasar di rumpun sains dan teknologi. Buku ini dimaksudkan untukmemberi panduan kepada mahasiswa tentang kegiatan perkuliahan kelas mata ajar Fisika Dasar 2, di
luar kegiatan praktikum yang berbobot satu sks. Untuk mengetahui kegiatan praktikum mahasiswadapat menghubungi laboratorium tempat praktikum diadakan yakni Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu
Pengetahuan Dasar (UPP IPD) FMIPA, Universitas Indonesia.
Dengan membaca buku pedoman ini, mahasiswa diharapkan mengetahui kompetensi yang harusdimiliki setelah mempelajari mata kuliah ini selama satu semester. Selain itu, mahasiswa juga
diharapkan dapat mengetahui tugas-tugas dan kegiatan yang harus dilakukan sehingga dapatmempersiapkan diri dan melaksanakan perkuliahan dengan baik.
Saran, masukan, umpan balik untuk perbaikan Buku Pedoman ini, sangat diharapkan.
Mata kuliah Fisika Dasar 2 mencakup topik listrik, magnet, gelombang, dan optik. Kalkulus digunakansebagai alat bantu matematika dalam proses pembelajaran. Mahasiswa mempunyai kesempatan untuk secara
aktif berlatih menyatukan pemahaman konsep dasar, kemampuan analitik, dan kemampuan berhitung dalam
mempelajari mekanika dan termodinamika. Selama perkuliahan ini, mahasiswa bukan hanya dapat
meningkatkan pemahaman tentang konsep-konsep fisika dasar, melainkan juga meningkatkan kemampuanmenggunakan teknologi informasi dan komputer serta melatih soft skills mereka, seperti kemampuan bekerjasecara mandiri dan berkelompok serta kemampuan komunikasi. Peserta juga berlatih menjelaskan danmenganalisis gejala alam dan hasil rekayasa manusia yang ada dilingkungannya dengan menggunakan konsep
fisika dasar serta mengaplikasikannya pada kehidupan sehari-hari. Selain itu, mahasiswa dapat
mengembangkan kemampuan mensintesa dan mengevaluasi baik secara kualitatif maupun kuantitatif gejalaalam dan hasil rekayasa manusia yang ada dilingkungannya dengan menggunakan konsep fisika dasar.
Setelah mengikuti mata ajar ini, mahasiswa diharapkan menguasai konsep-konsep fisika dasar(listrik, magnet, gelombang, dan optik) dan mampu menerapkannya dalam usaha memahami
fenomena alam dan rekayasa manusia, termasuk aplikasi keteknikan.
2.2. Sasaran Pembelajaran Penunjang
1. Mendefinisikan sifat dasar muatan dan menjelaskan bagaimana muatan listrik bersifat konstan.2. Menjelaskan bagaimana benda menjadi bermuatan.
3. Menggunakan hukum Coulomb untuk menghitung gaya listrik antara muatan-muatan.
4. Membedakan antara gaya listrik dan medan listrik.5. Menghitung medan listrik akibat banyak muatan.
6. Menentukan sifat-sifat dipol listrik.7. Menentukan jumlah muatan di dalam permukaan tertutup dengan mengamati medan listrik pada
permukaan.
8. Mendefinisikan dan menghitung fluks listrik.
9. Menjelaskan konsep hukum Gauss yang menghubungkan antara fluks listrik melalui permukaan tertutupdengan muatan yang dilingkupi oleh permukaan tersebut.
10. Menggunakan hukum Gauss untuk menentukan medan listrik akibat muatan terdistribusi simetrik.
11. Menentukan tempat muatan pada konduktor bermuatan.
12. Menghitung energi potensial listrik dari sejumlah muatan.13. Menentukan arti dan pentingnya besaran potensial listrik.14. Menghitung potensial listrik di suatu titik akibat sejumlah muatan.
15. Menggunakan permukaan ekuipotensial untuk memvisualisasikan perubahan potensial listrik dalamruang.
16. Menggunakan potensial untuk menentukan medan listrik
17. Mendefinisikan sifat dasar kapasitor dan bagaimana menghitung besaran yang dapat mengukurkemampuan dalam menyimpan muatan.
18. Menganalisa kapasitor-kapasitor yang terhubung dalam suatu jaringan.
19. Menghitung energi yang tersimpan dalam kapasitor.
20. Mendefinisikan dielektrik dan bagaimana dielektrik dapat menambah efektifitas kapasitor.21. Mendefinisikan arti arus listrik dan menjelaskan bagaimana muatanbergerak dalam konduktor.22. Menjelaskan arti resistivitas dan konduktivitas suatu material.
23. Menghitung resistensi konduktor dari dimensi dan resistivitasnya.24. Menganalisa cara GGL induksi dapat mengalirkan arus dalam rangkaian.
25. Melakukan perhitungan yang melibatkan energi dan daya dalam rangkaian.26. Menganalisa rangkaian yang terdiri dari sejumlah resistor tersusun seri dan parallel.
27. Mendefinisikan aturan yang harus digunakan pada rangkaian yang terdiri dari lebih dari satu lintasan
tertutup.28. Menjelaskan prinsip kerja dan pemakaian amperemeter, voltmeter, ohmmeter dan potensiometer.
29. Menganalisa rangkaian yang terdiri dari sebuah resistor dan sebuah kapasitor.30. Menganalisa distribusi daya dalam pemakaian dalam rumah
31. Mendefinisikan sifat dasar magnet dan bagaimana magnet berinteraksi dengan yang lain.
32. Menentukan sifat dasar gaya dapat menggerakkan muatan dalam medan magnet.33. Menjelaskan perbedaan antara garis medan magnet dengan garis medan listrik.34. Menganalisa gerak partikel bermuatan dalam medan magnet.35. Menjelaskan aplikasi praktis medan magnet dalam fisika dan kimia.
36. Menganalisa gaya magnet pada konduktor berarus.
37. Menentukan karakteristik loop berarus dalam medan magnet38. Sifat dasar medan magnet yang dihasilkan partikel tunggal bermuatan yang bergerak.39. Mendeskripsikan medan magnet yang dihasilkan elemen konduktor berarus.
40. Menghitung medan magnet yang dihasilkan oleh kawat berarus.
41. Menganalisa bagaimana interaksi antar dua kawat berarus searah berlawanan arah.42. Mendefinisikan hukum Ampere dan penjelasannya tentang medan magnet.43. Menggunakan hukum Ampere untuk menghitung medan magnet dari muatan terdistribusi simetrik
44. Menjelaskan sifat magnet suatu bahan.45. Menjelaskan bukti eksperimen bahwa perubahan medan magnet dapat menginduksi GGL.
46. Menjelaskan hukum Faraday yang menyatkan hubungan antara GGL Induksi dengan perubahan medan
magnet dalam lintasan tertutup (loop).47. Menghitung GGL Induksi dalam konduktor yang bergerak dalam medan magnet.48. Membedakan antara medan listrik yang dihasilkan oleh perubahan fluks magnet dengan medan listrik
yang dihasilkan oleh sejumlah muatan.
49. Menjelaskan empat persamaan fundamental tentang elektromagnetik.50. Menjelaskan bahwa perubahan arus dalam kumparan (1) dapat menginduksi GGL Induksi pada kumparan
(2) di sebelahnya.
51. Menghubungkan GGL Induksi dalam rangkaian dengan kecepatan perubahan arus pada rangkaiantersebut.
52. Menghitung energi tersimpan dalam medan magnet.53. Menganalisa rangkaian yang terdiri dari sebuah resistor dan sebuah induktor.
54. Menjelaskan osilasi pada rangkaian yang terdiri dari kapasitor dan induktor.55. Menjelaskan peluruhan osilasi pada rangkaian resistor, kapasitor dan induktor.
56. Menggunakan metode fasor untuk memudahkan visualisasi besaran yang berubah secara sinusoidal.
57. Menggunakan reaktansi untuk menggambarkan tegangan pada suatu rangkaian yang mengalirkan aruslistrik bolak-balik.
58. Menganalisa rangkaian seri RLC dengan sumber GGL sinusoidal.
59. Menentukan jumlah daya yang masuk dan keluar dari suatu rnagkaian arus bolak-balik.60. Menganalisa respon rangkaian RLC terhadap perubahan frekuensi sumber GGL.
61. Menjelaskan cara kerja dan kegunaan transformator.62. Menjelaskan medan listrik dan medan magnet dalam gelombang cahaya.
63. Menjelaskan hubungan kecepatan cahaya dengan konstanta fundamental kelistrikan dan kemagnetan.64. Mendeskripsikan penjalaran gelombang elektromagnetik sinusoidal.
65. Menentukan jumlah daya yang dibawa gelombang elektromagnetik.66. Mendeskripsikan gelombang elektromagnetik berdiri.67. Menerangkan konsep dan berbagai jenis gelombang mekanik dan menggunakan hubungan antara
kecepatan, frekuensi dan panjang gelombang pada gelombang periodic
68. Menginterpretasi dan menggunakan ekspresi matematika gelombang sinusoidal69. Menghitung kecepatan gelombang tali atau dawai70. Menghitung kecepatan gelombang mekanik dalam mentransfer energi
71. Memprediksi secara fisika jika gelombang mekanik dapat mengalami interferensi
72. Menjelaskan sifat-sifat gelombang berdiri pada dawai73. Menganalisis gelombang berdiri pada dawai
74. Menerangkan bagaimana alat music petik menghasilkan suara dengan frekuensi tertentu75. Mendeskripsikan gelombang bunyi sebagai gelombang tekanan dan gelombang simpangan
76. Menghitung kecepatan gelombang bunyi dalam berbagai bahan
77. Menghitung intensitas bunyi78. Menentukan frekuensi tertentu yang dihasilkan oleh organ atau flute79. Menjelaskan resonansi alat musik80. Menganalisis bagaimana berbagai bunyi dari sumber bunyi yang berbeda saling berinterferensi
81. Mendeskripsikan apa yang muncul jika terjadi kombinasi antara dua sumber bunyi yang memiliki
perbedaan frekuensi sangat kecil82. Menjelakan mengapa bunyi sirine berubah saat bergerak melewati kita83. Menjelaskan konsep cahaya dan menghubungkannya dengan gelombang permukaan.
84. Menjelaskan hukum refleksi dan refraksi cahaya.
85. Menjelaskan kondisi yang menghasilkan refleksi total pada bidang batas.86. Menjelaskan terbentuknya cahaya terpolarisasi dari cahaya biasa.87. Menggunakan prinsip Huygens dalam menganalisa refleksi dan refraksi.
88. Menjelaskan ciri utama cahaya terpolarisasi89. Menjelaskan bagaimana suatu bahan dapat melakukan proses diskroisma.
90. Menjelaskan timbulnya bayangan rangkap akibat bahan anisotropic.
91. Menentukan kondisi khusus yang dapat menghasilkan gelombang pantul terpolarisasi.92. Mendeskripsikan pembentukan bayangan oleh cermin datar.93. Menjelaskan cermin cekung dan cermin cembung menghasilkan berbagai bentuk bayangan.
94. Menjelaskan bagaimana bayangan terbentuk oleh dua bidang batas lengkung dari material transparan
(lensa tebal).95. Menjelaskan aspek-aspek lensa yang menentukan jenis bayangan yang dihasilkan.96. Menjelaskan berbagai kelamahan pandangan mata manusia dan bagaimana cara mengatasinya.
97. Menjelaskan prinsip kaca pembesar.98. Menjelaskan cara kerja mikroskop dan teleskop.
99. Menggunakan metode grafik dan analitik dalam menyelesaikan superposisi beberapa gelombang.100. Menjelaskan sifat-sifat gelombang cahaya koheren.
101. Menjelaskan penyebab utama timbulnya variasi pola interferensi superposisi gelombang cahaya.102. Menjelaskan gelombang hasil interferensi dalam ruang.
103. Menjelaskan terbentuknya pola interferensi dua gelombang cahaya koheren.
104. Menghitung intensitas beberapa titik pada pola interferensi.105. Menjelaskan pola interferensi gelombang pantul yang melewati dua lapisan tipis.
106. Memahami interferensi dapat digunakan untuk mengukur jarak yang amat kecil.
107. Menjelaskan sifat cahaya apabila menemui penghalang atau lubang.108. Memahami pola difraksi cahaya koheren yang melewati celah sempit.
109. Memprediksi pola difraksi dari cahaya yang melewati deret celah sempit yang rapat.110. Menjelaskan bagaimana ilmuwan menggunakan kisi untuk menentukan panjang gelombang.
111. Menjelaskan efek difraksi yang membatasi detail terkecil yang dapat dilihat oleh teleskop.
1. Topik Tugas Kelompok ditentukan oleh dosen pengampu atau oleh mahasiwa yang disetujui dosen pengampu dan telahdiumumkan/ditetapkan paling lambat di pekan ke-10. Masa pengerjaan tugas ini adalah mulai dari saat topik ditentukan hingga pekan ke-13.
Diskusi tentang tugas ini dilakukan di luar kelas. Tugas ini juga dapat didiskusikan di kelas, kalau dosen pengampu memutuskan demikian.2. Pertemuan sebanyak satu kali seminggu @ 150 menit.3. Kuis mandiri ditentukan waktu dan tanggalnya oleh dosen pengampu kelas masing-masing.
4. Bila anda merasa perlu mengikuti kuliah untuk suatu materi lebih dari satu kali, anda dapat masuk ke kelas lain di jadwal yang berbeda,dengan meminta izin kepada dosen pengampunya.5. Praktikum di bawah 55 nilai di nol-kan.
17.5. Penjumlahan Fasor Gelombang17.6. Interferensi Akibat Pemantulan
17.7. Interferensi pada Lapisan Tipis
17.8. Interferometer
14
18. Difraksi Gelombang Cahaya 18.1. Difraksi Franhoufer dan Fresnel
18.2. Difraksi Franhoufer Celah Tunggal18.3. Intensitas pada Pola Celah Tunggal
18.4. Difraksi Franhoufer Celah Ganda
18.5. Kisi Difraksi
PR 14, dikumpul di
pekan ke-15
15 Presentasi Tugas Kelompok
15 UJIAN AKHIR SEMESTER
Catatan:1. Kerja Kelompok: Topik tugas Kerja Kelompok ditentukan oleh dosen pengampu dan telah diumumkan
paling lambat di pekan ke-11. Masa pengerjaan tugas ini adalah mulai dari saat topik ditentukan hingga
pekan ke-13.
2. Salah satu bentuk tugas terstruktur yang dapat diberikan dosen pengampu adalah pekerjaan rumah (PR).
Tugas ini dapat diberikan sebagai tugas perorangan dan/atau tugas kelompok. Dosen pengampu akanmembuat soal PR ini dan menetukan waktu pengerjaannya. Silakan tanyakan pada dosen kelas Andasegela hal berkaitan dengan tugas ini. Di bawah ini diberikan satu set latihan (lihat bagian, latihan).
Dosen pengampu mata kuliah ini, jika berkenan, dapat menggunakan set latihan ini sebagai pekerjaan
rumah
L1. Muatan Listrik dan Medan ListrikKerjakan soal di Halliday:
Bab 21 no 5, 15, 25, 34, 48Bab 22 no 4, 16, 28, 50, 65
L 2. Hukum Gauss dan Potensial Listrik
Kerjakan soal di Halliday:Bab 23 no 18, 34, 48, 52, 71
Bab 24 no 12, 24, 35, 46, 68
L 3. Kapasitansi, Dielektrikum, Arus Listrik, Resistansi, dan Rangkaian Listrik Arus Searah
Kerjakan soal di Halliday:Bab 25 no 3, 10, 25, 46, 67
Kerjakan soal di Halliday:Bab 26 no 3, 8, 16, 24, 44.
1.1. Instrumen Evaluasi1. Tugas kelompok2. Tugas perorangan (PR)3. Kuis bersama
4. Ujian Tengah Semester
5. Ujian Akhir Semester6. Praktikum
6.2. Komponen Evaluasi
No Komponen Bobot 1. Tugas kelompok 10%2. Tugas perorangan/kuis mandiri 10%3. Kuis bersama 15 % 4. Ujian Tengah Semester 20 % 5. Ujian Akhir Semester 20 % 6. Praktikum 25 %
Total 100 %
Penilaian praktikum dilaksanakan oleh petugas di UPP IPD Universitas Indonesia
o Tidak boleh mencontek. Tertangkap mencontek akan diberi nilai E.o Tugas perorangan harus dikumpulkan pada waktunya, jika tidak mengumpulkan pada waktunya akan
mendapatkan nilai nol, kecuali sakit dengan surat keterangan dokter yang diberikan selambat-lambatnya satu minggu setelah waktu pengumpulan.
o Kuis bersama harus diikuti pada jadwal yang telah ditentukan. Jika berhalangan dengan alasan yang
dapat dipertanggungjawabkan dengan surat dari pihak yang berwenang atau sakit dengan surat
keterangan dokter dapat mengajukan kuis susulan selambat-lambatnya satu minggu setelah waktu pelaksanaan kuis terkait.
o Bila anda merasa perlu mengikuti kuliah untuk suatu materi lebih dari satu kali, anda dapat masuk kekelas lain di jadwal yang berbeda, dengan meminta izin kepada dosen pengampunya.