Aktif Belajar Fisika XI SMA & MA Cari Cari PUSAT PERBUKUAN Departemen Pendidikan Nasional

i Cari

ii Fisika Aktif Belajar Penulis: Cari Editor Ahli: Suparmi Editor: Indah Nugrahaningsih Setting/Lay Out: Agung Wigutomo/Sudaryanto Perwajahan: Wahyudin Miftakhul Anwar Ilustrator: Adi Wahyono Untuk SMA & MA 530.07 CAR CARI a Aktif Belajar Fisika : untuk SMA & MA Kelas XII / penulis, Cari ; editor, Suparmi ; illustrator, Adi Wahyono. — Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009. vii, 338 hlm, : ilus. ; 25 cm Bibliografi : hlm. 331 Indeks ISBN 978-979-068-798-1 (no jilid lengkap) ISBN 978-979-068-800-1 1. Fisika-Studi dan Pengajaran I. Judul II. Suparmi III. Adi Wahyono Hak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasional dari Penerbit : CV. Mediatama Diterbitkan oleh Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional Tahun 2009 Diperbanyak oleh : ... Hak Cipta Pada Departemen Pendidikan Nasional Dilindungi oleh Undang-Undang

iii Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen Pendidikan Nasional, pada tahun 2009, telah membeli hak cipta buku teks pelajaran ini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakat melalui situs internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional. Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 9 Tahun 2009 tanggal 12 Februari 2009. Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada para penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas oleh para siswa dan guru di seluruh Indonesia. Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (down load), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku teks pelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini. Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada para siswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan. Jakarta, Juni 2009 Kepala Pusat Perbukuan Kata Sambutan

iv Kata Pengantar Buku ini diperuntukkan bagi kalian, siswa SMA/MA agar dapat memahami gejala-gejala fisika. Fisika yang mempelajari gejala-gejala alam selalu berkembang sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Materi fisika disajikan dalam bentuk dialog tentang gejala-gejala fisika, sehingga mendorong kalian untuk melakukan tugas yang mencakup penemuan, dan penyelesaian yang dipesankan dari dialog. Belajar fisika dengan metode ini diharapkan mempermudah memahami konsep fisika dan menghapuskannya dalam kehidupan sehari-hari. Tujuan utama buku ini adalah agar kalian mengembangkan penalaran melalui situasi yang menantang, dari prinsip yang mendasar menuju ke penyelesaian situasi. Penyelesaian contoh soal disajikan tahap demi tahap, dimulai dari ide utama sampai diperoleh jawaban. Dalam bab terdapat kalimat pembuka yang dapat memotivasi kalian untuk mempelajari materi selanjutnya. Kegiatan siswa, sebagai pengantar penemuan konsep atau pembuktian konsep yang ada. Kisi, merupakan fitur yang menyajikan tentang gejala-gejala, penemuan konsep/teknologi dan ilmuwan fisika. Kreasi fisika, merupakan fitur yang “menghasilkan” sesuatu berdasar hukum fisika. Brilian menghantarkan kalian membuktikan hukum-hukum fisika yang ada dan memotivasi kalian untuk menerapkan hukum-hukum tersebut. Gambar ilustrasi yang memudahkan kalian mempelajari konsep-konsep fisika. Pada akhir bab terdapat uji kompetensi untuk melatih kemampuan akademik dan personal kalian. Ucapan terima kasih yang sebesar-sebesarnya ditujukan kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian buku ini. Kepada guru-guru fisika, senantiasalah menyampaikan materi dengan melibatkan siswa secara aktif. Kritik dan saran sangat kami nantikan dalam upaya perbaikan buku ini pada edisi mendatang. Surakarta, Mei 2007 Penulis

v Katalog dalam Terbitan (KTD) ............................................ ii Kata Sambutan ................................................................... iii Kata Pengantar ................................................................... iv Daftar Isi ........................................................................... v Bab I Analisis Gerak dengan Vektor ........................ 1 A. Review Gerak dalam Satu Dimensi .................. 2 B. Gerak dalam Dua atau Tiga Dimensi................ 12 C. Gerak Peluru ..................................................... 19 D. Gerak Melingkar Beraturan .............................. 25 Uji Kompetensi ........................................................ 34 Bab II Gerak Planet .................................................. 39 A. Kehebatan Teori Kosmologi Klasik .................... 40 B. Aplikasi Hukum Newton (Hukum Gravitasi)...... 44 C. Peluncuran Roket .............................................. 49 D. Sistem Tata Surya ............................................. 53 Uji Kompetensi ........................................................ 67 Bab III Hukum Hooke dan Elastisitas ........................ 73 A. Modulus Young (Tegangan dan Regangan)........ 77 B. Hubungan Tegangan dan Regangan .................. 81 C. Kompresi ............................................................ 82 D. Gaya Geser (Shear) dan Gaya Torsi................... 82 E. Modulus Bulk..................................................... 84 F. Susunan Pegas .................................................. 84 Uji Kompetensi ........................................................ 89 Bab IV Gerak Osilasi ................................................. 93 A. Gerak Harmonik Sederhana ............................. 96 B. Energi Gerak Harmonik Sederhana .................. 104 C. Ayunan Sederhana (Bandul Matematis) ........... 109 D. Gerak Osilasi Teredam ..................................... 111 E. Resonansi .......................................................... 116 Uji Kompetensi ........................................................ 114 Bab V Kerja dan Energi ............................................ 123 A. Kerja dengan Gaya Konstan.............................. 124 B. Kerja yang Dilakukan oleh Sebuah Gaya yang Berubah-ubah .................................................... 128 Sekolah Menengah Atas Kelas XI Daftar Isi Fisika

vi C. Kerja dan Energi Kinetik .................................. 131 D. Daya................................................................... 133 E. Kerja dan Energi Potensial ............................... 135 F. Energi Potensial Gravitasi menurut Hukum Gravitasi Newton ............................................... 138 G. Gaya Konservatif dan Gaya Nonkonservatif ...... 139 H. Hukum Kekekalan Energi ................................. 141 I. Hubungan Usaha, Energi Kinetik dan Energi Potensial Benda yang Dipengaruhi Gaya Gesek 153 Uji Kompetensi ........................................................ 157 Bab VI Momentum dan Tumbukan ............................ 163 A. Gaya dan Momentum ........................................ 166 B. Impuls ................................................................ 169 C. Kekekalan Momentum Linier ............................ 172 D. Hukum Kekekalan Momentum pada Tumbukan 175 E. Tumbukan Elastis dan Tidak Elastis ................. 175 F. Energi dan Momentum pada Tumbukan Elastis 176 G. Energi dan Momentum pada Tumbukan Tidak Elastis ...................................................... 180 H. Tumbukan dalam Dua Dimensi......................... 182 I. Pusat Massa....................................................... 184 J. Gerak Sistem Partikel ....................................... 188 Uji Kompetensi ........................................................ 192 Latihan Ulangan Semester I .......................................... 199 Bab VII Gerak Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar . 207 A. Rotasi dan Translasi Benda Tegar .................... 208 B. Torsi, Kesetimbangan, dan Stabilitas ............... 209 C. Dinamika Rotasi ................................................ 220 D. Energi Kinentik dan Kerja pada Gerak Rotasi.. 229 E. Momentum Sudut .............................................. 230 Uji Kompetensi ........................................................ 239 Bab VIII Fluida ............................................................ 245 A. Tekanan dan Prinsip Pascal .............................. 246 B. Prinsip Archimedes ........................................... 254 C. Tegangan Permukaan dan Kapilaritas .............. 259 D. Adhesi dan Kohesi ............................................. 262 E. Dinamika Fluida dan Persamaan Bernoulli...... 266

vii F. Viskositas, Hukum Poiseuille, dan Bilangan Reynolds ............................................................ 274 Uji Kompetensi ........................................................ 282 Bab IX Teori Kinetik Gas .......................................... 289 A. Ciri-ciri Gas Ideal .............................................. 290 B. Tinjauan Suhu secara Molekuler ...................... 294 C. Hukum Pertama Termodinamika ...................... 296 D. Aplikasi Hukum I Termodinamika ..................... 296 E. Mesin Panas dan Mesin Pendingin ................... 300 F. Siklus Carnot..................................................... 305 G. Kapasitas Panas untuk Gas Ideal ..................... 308 H. Proses Adibatik untuk Gas Ideal ....................... 311 Uji Kompetensi ........................................................ 314 Latihan Ulangan Semester II ......................................... 319 Glosarium ...................................................................... 329 Daftar Pustaka ............................................................... 329 Indeks ...................................................................... 331 Lampiran ...................................................................... 335 Kunci ...................................................................... 337