3_tinjauan mata kuliah

1
TINJAUAN MATA KULIAH
Deskripsi singkat Mata Kuliah (MK), status MK
Mata kuliah ini merupakan mata kuliah wajib Program Studi Fisika Jurusan
Fisika FMIPA UGM. Mata Kuliah diberikan pada tiap semester Genap dengan
bobot 2 sks teori. RPKPS ini disusun berdasarkan silabus yang telah ditetapkan
oleh Program Studi Fisika Jurusan Fisika FMIPA UGM.
RPKPS ini mencakup materi pembelajaran yang meliputi Gerak partikel dalam
satu dimensi (di bawah pengaruh gaya tetap, gaya fungsi letak, waktu dan
kecepatan); Gerak ayunan selaras (sederhana, teredam, terpaksa: gejala
resonansi). Gerak partikel dalam dimensi tiga (di bawah pengaruh medan gaya
konservatif), energi potensial, kekekalan energi mekanik dan momentum sudut;
Gerak partikel di bawah pengaruh medan gaya sentral; Hukum-hukum Keppler,
Hukum gravitasi Newton, gerak/trayektori planet; Sistem banyak partikel: Gerak
pusat massa, kerangka acuan (KA) tak-inersial: KA dipercepat translasi,
percepatan/gaya fantasi (semu, inersial), KA dirotasi, gaya coriolis, gaya
sentrifugal, efek rotasi bumi; Rotasi benda tegar: persamaan gerak rotasi,
sumbu rotasi tetap, sumbu rotasi bertranslasi, rotasi bebas, gerak/sistem
giroskopik.
Karena mahasiswa yang mengikuti pekuliahan ini cukup banyak tiap
semesternya lebih 120 orang, sehingga kuliah di bagi dalam dua kelas untuk
prodi fisika, dengan memisahkan genap dan ganjil dari nomor mahasiswa.
Dengan jumlah mahasiswa yang demikian besar tentu hal ini akan sedikit
membatasi variasi jenis metode dalam pembelajaran. Metode pembelajaran
mata kuliah Mekanika yang digunakan adalah : Metode ceramah (Quantum
learning), diskusi kelas (Cooperative learning) dan pemberian contoh
pemecahan persoalan (problem based learning) dengan berbasis pada
paradigma student center learning (SCL).
Metode penilaian akhir mahasiswa didasarkan pada presentasi dari komponen:
Kehadiran/keaktifan, Kuis, Tugas, PR, Ujian Tengah dan Ujian Akhir Semester.
Kegunaan MK bagi mahasiswa
Mahasiswa akan mampu memprediksi dan mengabstraksikan fenomena gerak
material makroskopik melalui formulasi matematik secara rinci dan mendalam
dan juga mahasiswa akan memiliki dasar-dasar untum memahami fenomena
mekanika mikroskopik (mekanika kuantum)
2
Tujuan Pembelajaran / Tujuan MK
Tujuan dari pembelajaran mata kuliah Mekanika adalah sebagai berikut :
•
•
•
•
Memberikan bekal dasar tentang konsep Mekanika dalam memahami
dan mempelajari fenomena alam.
Memberikan suatu pendahuluan yang seimbang mengenai konsep konsep terpenting dalam fisika klasik (Newtonian) dan fisika modern
(Relativitas) dengan cara memadukan ilmu matematika dan fisika dan
juga memberikan dasar yang kuat guna studi lanjut.
Membantu para mahasiswa membangun rasa percaya - diri dalam
ketrampilan mereka memecahkan persoalan gerak benda.
Merangsang keaktifan dan kreatifitas para mahasiswa
dengan
menghadapkan
mereka
pada
beberapa
penggunaan
dan
perkembangan ilmu Mekanika dalam kehidupan sehari-hari di masa
kini yang disesuaikan dengan bidang yang mereka tekuni.
Susunan/urutan bahan ajar
1.
Konsep Dasar, Vektor
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Pendahuluan
Hasil Skalar (dot product)
Hasil Vektor (cross product)
Triple Products
Perubahan Sistem Koordinat. Matrik Transformasi
Derivatif Vektor
Vektor Posisi Partikel. Kecepatan dan Percepatan
dalam Koordinat Cartesian
8. Derivatif product vektor
9. Komponen Tangensial dan Normal suatu percepatan
10. Kecepatan dan Percepatan dalam Koordinat Polar
Bidang
11. Kecepatan dan Percepatan dalam Koordinat Silinder
dan Bola
2.
Mekanika Newton. Gerak Lurus Partikel
1.
2.
3.
4.
5.
3.
Hukum Newton pada Gerak Partikel
Gerak Lurus. Percepatan tetap saat gaya konstan
Gaya Fungsi Posisi. Konsep Energi Kinetik dan Potensial
Gaya Fungsi Waktu. Konsep Impulse
Gaya Fungsi Kecepatan. Hambatan Fluida dan Kecepatan Terminal
Osilator Harmonik
1.
2.
3.
4.
Gaya Pembalik Linear. Gerak Harmonik
Tinjauan Tenaga dalam Gerak Harmonik
Gerak Harmonik Teredam
Gerak Harmonik Terpacu. Resonansi
3
4.
Gerak Umum Partikel dalam Tiga Dimensi
1.
2.
3.
4.
5.
5.
Sistem Referensi Non-Inersial
1.
2.
3.
4.
6.
Pendahuluan. Prinsip-prinsip Umum
Fungsi Tenaga Potensial dalam Gerak Tiga Dimensi. Operator Del
Gaya Tipe Separable. Gerak Projektil
Osilator harmonik dalam dua dan tiga dimensi
Gerak Partikel Bermuatan dalam Medan Listrik dan Magnet
Sistem Koordinat Dipercepat dan Gaya Inersial
Sistem Koordinat Berotasi. Kecepatan Sudut sebagai Kuantitas Vektor
Dinamika Partikel dalam Sistem Koordinat Berotasi
Efek Rotasi Bumi
Gravitasi dan Gaya Sentral
1.
Pendahuluan
2.
Gaya Gravitasi antara Bola Uniform dan Partikel
3.
Hukum Kepler pada Gerak Planet
4.
Hukum Ke Dua Kepler. Luasan yang sama: Kekekalan Momentum
SudutMedan Listrik
5.
Hukum Pertama kepler: Hukum Ellips
6.
Hukum Ketiga Kepler. Hukum Harmonik
7.
Tenaga Potensial Medan Gravitasi. Potensial Gravitasi
8.
Tenaga Potensial dalam Medan Sentral Umum
9.
Persamaan Energi Orbi dalam Medan Sentral
10. Energi Orbital dalam Medan Invers Kuadrat
11. Batas Gerak Radial. Potensial Efektif
12. Gerak dalam Medan Repulsiv Inversi Kuadrat. Hamburan Partikel
Alpha
13. Orbit hampir lingkaran dalam Medan Sentral. Stabilitas
14. Sudut Apsides dan Apsidal untuk Orbit hampir lingkaran
7.
Dinamika Sistem Partikel
1.
Pusat Massa dan Momentum Linear Sistem
2.
Momentum Sudut dan Tenaga Kinetik Sistem
3.
Gerak Interaksi Dua benda. Massa tereduksi
8.
Mekanika Benda Tegar
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Pusat Massa Benda Tegar
Rotasi Massa Benda Tegar pada sumbu tetap. Momen Inersia
Menghitung Momen Inersia
Bandul Fisis
Teorema Umum Momentum Sudut
Gerak Laminar Benda Tegar
4
9.
Gerak Benda Tegar dalam Tiga Dimensi
1.
2.
3.
Rotasi Benda Tegar Pada Sumbu sebarang. Momen dan Product
Inersia. Momentum Sudut dan Tenaga Kinetik
Sumbu-sumbu Utama Benda Tegar
Persamaan Euler Gerak Benda Tegar
Pentunjuk penggunaan Bahan Ajar
Bahan Ajar (handout) ini bukan merupakan referensi utama dan tidak
menggantikan referensi utama seperti tersebut dalam rpkps. Bahan ajar ini
hanya merupakan pelengkap referensi. Bahan ajar ini hanya digunakan untuk
bahan bacaan sebelum matakuliah dimulai dan juga merupakan bahan untuk
tugas/ (PR).