Rangkuman Materi Pelajaran Fisika Kelas 11 SMA

Rangkuman materi pelajaran Fisika kelas 11 SMA pada halaman ini disusun berdasarkan buku pelajaran Fisika untuk kelas 11 SMA yang diterbitkan oleh Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Indonesia. Berikut rangkuman materi pelajaran Fisika kelas 11 SMA secara lengkap.

Rangkuman Materi Pelajaran Fisika Kelas 11 SMA

Bab I Kinematika

1. Kelajuan rata-rata
   Kelajuan rata-rata adalah jarak total dibagi waktu total.Kelajuan rata-rata merupakan besaran skalar, satuannya meter/detik.
2. Kecepatan rata-rata
   Kecepatan rata-rata adalah perpindahan dibagi selang waktu.Kecepatan rata-rata merupakan besaran vektor, perpindahan adalah perubahan posisi.
3. Kecepatan sesaat
   Kecepatan sesaat adalah limit kecepatan rata-rata jika selang waktu mendekati nol. Kecepatan sesaat merupakan turunan posisi terhadap waktu.Kecepatan sesaat adalah kecepatan setiap waktu. Kecepatan sesaat secara grafis merupakan gradien garis singgung kurva posisi sebagai fungsi waktu. Besarnya kecepatan sesaat disebut kelajuan.
4. Percepatan rata-rata
   Percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan dibagi selang waktu
5. Percepatan sesaat
   Percepatan sesaat adalah limit kecepatan rata-rata jika selang waktu mendekati nol, merupakan turunan kecepatan terhadap waktu atau turunan kedua posisi terhadap waktu. Satuan percepatan meter/detik
6. Gerak dengan percepatan konstan Pada gerak dengan percepatan konstan berlaku:
7. Gerak jatuh bebas
   Salah satu contoh gerak dengan percepatan konstan adalah gerak jatuh bebas. Benda yang dilepas dari ketinggian h akan mendapat percepatan dari gravitasi bumi yang besarnya dapat dianggap konstan menuju bumi. Kecepatan awal benda adalah nol.
8. Gerak parabola
   Gerak parabola memiliki komponen kecepatan pada sumbu x dan pada sumbu y, benda yang ditembakkan dengan sudut   memiliki percepatan, kecepatan dan posisi arah sumbu x :
9. Gerak melingkar dengan kelajuan konstan
   Partikel yang bergerak dengan jari-jari konstan dan kelajuan konstan memiliki percepatan sentripetal sebesar Kelajuan partikel tetap, akan tetapi arah gerak partikel berubah searah dengan lintasan partikel.
   Partikel memiliki percepatan ke arah radial dan ke arah tangensial.
10. Gerak melingkar dengan jari-jari konstan
    Pada gerak melingkar dengan jarijari konstan R memiliki kecepatan sudut Kaitan antara kecepatan sudut dan kecepatan linearnya (kecepatan tangensialnya)  v = ωR
    Arah kecepatan linear searah dengan arah lintasan partikel
    Partikel memiliki percepatan linear atau percepatan tangensial yang arahnya sejajar lintasan partikel a_t.
    Pada gerak melingkar  dengan kecepatan konstan  berlaku:

Bab II Gravitasi

1. Hukum Kepler
   Hukum Kepler ada tiga yang merupakan hukum secara empiris.
   1. Semua planet bergerak dalam orbit elips dengan matahari di salah satu fokusnya.
   2. Garis yang menghubungkan tiap planet ke matahari menyapu luasan yang sama dengan waktu yang sama pula.
   3. Kuadrat periode tiap planet sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet dari matahari.

   Konsekuensi dari hukum Kepler kedua: kecepatan planet yang mengelilingi matahari lebih besar pada titik terdekatnya, dan kecepatan planet lebih kecil pada titik terjauhnya. Hukum Kepler ketiga dapat dirumuskan sebagai : T² = Cr³

2. Gaya gravitasi
   Hukum Gravitasi Newton menyatakan dua buah benda bermassa m₁ dan m₂ yang dipisahkan oleh jarak sejauh r akan saling tarik menarik dengan gaya yang sebanding dengan massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua massa: Gaya tarik-menarik berada pada garis lurus  kedua benda. G adalah konstanta gravitasi universal. Tanda (-) menunjukkan gaya tarikmenarik.
3. Medan gravitasi
   Benda bermassa M akan menyebabkan benda bermassa lain di sekitarnya yang berjarak r  mengalami medan gravitasi atau percepatan gravitasi sebesar g(r) =
   Medan gravitasi adalah gaya persatuan massa. Arah medan gravitasi menuju massa M.
   Massa M menyebabkan benda bermassa yang lain mengalami percepatan gravitasi sebesar medan gravitasi yang ditimbulkan oleh massa M.
   Medan gravitasi didekat permukaan bumi dapat dianggap konstan.
4. Hukum Kepler berdasarkan hukum gravitasi Newton
   1. Hukum Kepler yang pertama dapat dijelaskan berdasarkan hukum gravitasi Newton yang menyatakan setiap benda yang dipengaruhi oleh gaya sentral akan memiliki lintasan berupa elips, lingkaran, parabola atau hiperbola.
   2. Hukum Kepler yang kedua dapat dijelaskan berdasarkan  gaya yang bekerja pada planet dan matahari bekerja sepanjang garis lurus  yang menghubungkan planet dan matahari sehingga momentum sudut yang diakibatkn oleh gaya tersebut kekal.
   3. Hukum ketiga Kepler dapat dijelaskan berdasarkan kenyataan gaya antara planet dengan matahari sebanding dengan massa planet dan matahari dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak matahari dan planet.

   Planet yang mengelilingi matahari bermassa M memiliki kaitan antarperiode dan jarak rata-ratanya sebagaiPlanet mengelilingi matahari karena adanya gaya sentripetal yang berupa gaya gravitasi antara matahari dan planet tersebut.

Bab III Elastisitas

1. Tegangan tarik
   Suatu benda yang ditarik atau ditekan  akan mengalami perubahan panjang.  Tegangan tarik adalah perbandingan antara gaya digunakan untuk menarik terhadap luas penampang. Bila gaya yang bekerja berupa gaya tekan maka tegangan  yang terjadi disebut tegangan tekan.
   Regangan adalah perbandingan antara perubahan panjang benda dengan panjang mula-mula Tegangan pada saat benda patah disebut tegangan patah.
   Perbandingan tegangan terhadap regangan pada daerah grafik yang linear adalah konstan, besarnya konstanta dinamakan modulus Young diberi simbol Y.
2. Tegangan geser
   Bila gaya yang diberikan searah dengan arah luasan maka gaya tersebut disebut geser.
   Perbandingan gaya geser terhadap luas A dinamakan tegangan geser.Perbandingan antara tegangan geser terhadap regangan geser dinamakan modulus geser.
3. Hukum Hooke
   Sebuah pegas akan mengerahkan gaya yang berlawanan arah dengan perubahan yang berikan pada pegas. k adalah konstanta pegas, yang memiliki satuan N/m.
   Dua buah pegas yang masingmasing memiliki kostanta pegas k, disusun secara seri sama dengan sebuah pegas dengan kostanta pegas sebesar k/2.
   Dua buah pegas yang masing–masing memiliki konstanta pegas k,disusun paralel sama dengan sebuah pegas dengan konstanta pegas sebesar 2k.
4. Osilasi
   Osilasi adalah gerak bolak-balik dari suatu titik sampai kembali ke titik tersebut berulang-ulang.
   Amplitudo adalah simpangan maksimum osilasi.
   Frekuensi adalah banyaknya osilasi yang terjadi tiap satuan waktu, satuan frekuensi getaran/det atau Hertz.
   Periode adalah waktu yang diperlukan oleh satu kali osilasi. Satuan periode adalah detik.
   Fungsi posisi sebagai fungsi waktu berbentuk fungsi sinusoidal
   x = A cos (ω + δ) atau
   x = A sin (ωt + δ)
   Kaitan antara frekuensi dan periode adalah Osilasi yang terjadi pada sebuah pegas yang memiliki kosntanta pegas k dan dihubungkan dengan massa m memiliki kecepatan sudut sebesarKecepatan maksimum massa akan dicapai pada titik kesetimbangan. Pada simpangan maksimumnya kecepatannya nol. Percepatan massa selalu mengarah pada titik kesetimbangan. Percepatan maksimum terjadi pada simpangan maksimum.
   Osilasi yang terjadi pada sebuah bandul bermassa m yang digantungkan pada tali yang panjangnya l memiliki frekuensi sudut sebesar Dengan g adalah percepatan gravitasi di tempat itu.

Bab IV Usaha dan Energi

1. Usaha atau kerja
   Usaha atau kerja didefinisikan sebagai W = F . S
   besar  usaha adalah W = Fs cos θ
   Usaha akan ada jika ada pergeseran s, ada gaya dan sudut  antara gaya dan pergeseran tidak tegak lurus.
2. Energi
   Energi adalah kemampuan melakukan usaha. Energi kinetik  adalah energi karena karena gerakannya K =mv²
   Teorema usaha energi menyatakan:
   Usaha total yang dilakukan pada sebuah partikel sama dengan perubahan energi kinetik partikel.
   Besarnya perubahan energi kinetik sama dengan usaha ΔK = W
   Tenaga potensial untuk sistem pegas-massa adalah U = kx²
   dengan U  bernilai nol di x =0
   Energi potensial untuk sistem benda-gravitasi di permukaan bumi U= mgh
   dengan U bernilai 0 di permukaan bumi
   Energi potensial untuk sistem matahari-planet dengan U bernilai 0 di tak terhingga.
   Energi mekanik adalah jumlah antara energi kinetik dan energi potensial E = K + U
3. Usaha dan energi pada sistem konservatif
   Perubahan energi potensial suatu sistem  merupakan negatif usaha yang dilakukan sistem konservatif.
   ΔU=-W
   W adalah usaha yang dilakukan sistem.
   Dalam suatu sistem yang konservatif besarnya perubahan energi potensial sama dengan perubahan energi kinetik tetapi tandanya berlawanan.
   ΔU = ΔK
   artinya jika energi potensial membesar maka energi kinetiknya mengecil dan sebaliknya.
   Energi mekanik adalah jumlah antara energi kinetik dan energi potensial.
4. Hukum kekekalan energi mekanik dalam sistem yang konservatif energi mekanik sistem adalah konstan E = K + U = konstan

Bab V Momentum Linear dan Impuls

1. Impuls
   Impuls adalah total gaya yang bekerja selama t detik.Impuls merupakan besaran vektor, memiliki satuan Kgm/detik. Bila dt sangat kecil mendekati nol makaBila dinyatakan dengan gaya rataratanya Impuls menyebabkan terjadinya perubahan momentum
2. Momentum
   adalah hasil kali antara massa dan kecepatanHukum Newton kedua bila dinyatakan dalam momentum
3. Hukum kekekalan momentum
   Hukum kekekalan momentum berlaku pada sistem bila gaya neto = 0.
   Bila F_total = 0 berlaku
4. Tumbukan
   Pada tumbukan F_total  dapat dianggap = 0 sehingga berlaku hukum kekekalan momentum. Ada tiga jenis tumbukan.
5. Tumbukan lenting sempurna
   Pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekekalam momentum dan kekekalan energi mekanik
6. Tumbukan tidak lenting sempurna
   Pada tumbukan tidak lenting sempurna berlaku hukum kekekalan momentum tetapi hukum kekekalan tenaga mekanik tidak berlaku.energi kinetik awalnya adalah:
   K = mv₁² + mv₂²
   energi kinetik akhirnya adalah:
   K = (m₁ + m₂) v’²
   Tumbukan antara tumbukan lenting sempurna dan tumbukan tidak lenting sempurna.
   Dalam tumbukan ini berlaku hukum kekekalan momentum, tetapi hukum kekekalan energi mekanik tidak berlaku. Kecepatan relatif sebelum tumbukan tidak sama dengan kecepatan relatif setelah tumbukan. Koefisien restitusi pada tumbukan didefinisikan sebagai Pada tumbukan lenting sempurna koefisien restitusi bernilai satu, pada tumbukan tidak lenting sempurna e = 0.

Bab VI Dinamika Rotasi

1. Torsi
   Sebuah partikel yang dikenai gaya akan mengalami gerak translasi tanpa rotasi.
   Suatu benda tegar dikenai gaya dapat bergerak translasi ataupun rotasi atau keduanya.
   Benda tegar adalah benda yang jarak antartitik-titik pada benda tidak berubah.
   Torsi didefinisikan sebagai hasil kali gaya dengan lengan torsi.Besar torsi:
   τ = rF sin θ
   dengan θ  = sudut apit antara r dan F. Lengan torsi sebuah gaya didefinisikan sebagai panjang garis yang ditarik di titik sumbu rotasi sampai memotong tegak lurus garis kerja gaya. Benda yang mendapat torsi akan berotasi.
2. Pusat massa dan pusat gaya
   Posisi pusat massa suatu sistem partikel didefinisikan sebagai: Pusat massa sistem bergerak seperti sebuah partikel yang memiliki massa  sama dengan massa sistem partikel.Posisi pusat massa sama dengan posisi pusat gaya bila percepatan gravitasi  pada seluruh titik benda tegar sama.
3. Momen inersia dan tenaga kinetik rotasi
   Tenaga kinetik partikel  yang bermassa m yang berotasi dengan kelajuan sudut ω adalah: Momen inersia sebuah partikel bermassa m yang berjarak r dari sumbu rotasi : I = mr²
   Tenaga kinetik benda tegar yang berotasi adalah :dengan I adalah  momen inersia sistem benda:Momen inersia analog dengan massa dalam gerak translasi.
4. Hukum kedua Newton untuk rotasi
   Hukum kedua Newton untuk rotasi benda tegar melalui sumbu tetap adalah : τ = Iα
5. Momentum sudut
   Momentum sudut didefinisikan sebagai hasil perkalian silang antara vektor r dan momentum linearnya.Besar momentum sudut sistem partikel dengan kelajuan  w adalah:
   L = rmv = rm (rω) = Iω
   Hukum Newton dalam bentuk momentum untuk gerak rotasi adalah:
6. Hukum kekekalan momentum
   Jika torsi total yang bekerja pada sistem partikel adalah nol maka momentum sudut partikel kekal
7. Pada gerak gabungan antara gerak rotasi dan translasi. Tenaga kinetik sistem partikel yang berotasi sekaligus bertranslasi adalah:
   

Bab VII Mekanika Fluida

1. Kerapatan
   Kerapatan atau massa jenis adalah perbandingan antara massa terhadap volumenya.
   satuan kerapatan adalah kg/m³.
   Kerapatan berat adalah berat persatuan volume atau dapat dituliskan sebagai:Massa jenis relatif adalah perbandingan antara massa jenis benda dengan masa jenis air dengan volume yang sama.
2. Tekanan fluida
   Adalah gaya persatuan luas:
   satuan tekanan dalam Sistem Internasional adalah Newton persegi (N/m²) yang dinamakan Pascal (Pa). 1 Pa = 1 N/m².
3. Modulus Bulk
   Adalah perbandingan antara tekanan dengan perubahan volume persatuan volume mula-mula:
4. Tekanan Hidrostatika
   Tekanan hidrostatika di dalam fluida yang memiliki kerapatan ρ  pada kedalaman h adalah:
   P = P_o + ρgh₂
   Hukum Pokok Hidrostatika : Titik-titik pada kedalaman yang sama memiliki tekanan yang sama.
   Tekanan gauge merupakan tekanan yang ditunjukkan pada oleh alat ukur.
5. Hukum Pascal
   Hukum Pascal : Tekanan yang diberikan pada suatu cairan yang tertutup diteruskan ke setiap titik dalam fluida dan ke dinding bejana.
6. Bunyi hukum Archimedes
   Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau pun sebagian dalam suatu fluida benda itu akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan.
   Benda yang mengapung:
   F_apung  = F_berat
   ρ_cairan > ρ_benda atau ρ_benda > ρ_fluida
   Benda yang melayang:
   F_apung  = F_berat
   ρ_benda = ρ_fluida
   benda tenggelam:
   F_apung  > F_berat
   ρ_benda > ρ_fluida
7. Tegangan permukaan: F = gd
8. Fluida bergerak
   Fluida bergerak memenuhi persamaan bernoulli :

Bab VIII Teori Kinetik Gas

1. Massa molar dan jumlah zat
   Massa 1 mol zat disebut sebagai massa molar diberi simbol M.
   Satu mol zat berisi N_A buah partikel atau molekul N_A  = 6,022 x 10²³ molekul/mol
2. Persamaan Umum Gas Ideal
   Persamaan umum untuk gas ideal adalah:
   PV = NkT atau  PV = nRT
   Konstanta k adalah konstanta Boltzman. k = 1,381 x 10^-23  J/K,
   R = 8,314 J/mol.
   K = 0,08206 L.atm/mol.K
3. Tekanan Gas Ideal berdasarkan teori Gas Ideal
   Tekanan yang timbul dalam gas berasal dari tumbukan antara molekul-molekul gas dengan dinding tempatnya.Kelajuan akar rata-rata (root mean square =rms) molekul adalah:
4. Teorema ekipartisi menyatakan
   Tiap derajat bebasan  memiliki Energi rata-rata sebesar kT  untuk tiap molekul atau RT tiap mole gas, bila zat berada dalam kesetimbangan

Bab IX Termodinamika

1. Usaha yang dilakukan gas
   Usaha yang dilakukan gas adalah
   Usaha yang dilakukan gas tergantung pada proses yang terjadi.
   Proses isobarik adalah proses dengan tekanan tetap.
   Kerja yang dilakukan gas W = ∫PΔV = luasan dibawah kurva P dengan V
   Proses isotermik adalah proses dengan suhu tetap. Kerja yang dilakukan gas adalah
   Proses isokorik adalah proses dengan volume tetap.
   Usaha yang dikerjakan adalah nol karena volumenya konstan. Semua kalor yang masuk menjadi tenaga internal.
   Proses adiabatik adalah proses perubahan keadaan gas  tanpa disertai kalor yang masuk ataupun kalor yang  keluar. Pada proses adiabatik berlaku PV^γ = konstan atau T₁V₁^(γ-1) =T₂V₂^(γ-1)
2. Hukum termodinamika pertama
   Hukum termodinamika pertama menyatakan:
   Panas yang ditambahkan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi internal (energi dalam) sistem ditambah usaha yang dilakukan oleh sistem.
   Q = ΔU + W
3. Kapasitas kalor gas
   Kapasitas panas pada tekanan tetap C_p didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhunya pada tekanan tetap.
   Cp =
   Kapasitas panas pada volume tetap C_v  didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhunya pada volume tetap.
   C_p-C_v = nR
   Kalor jenis c didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan 1 kg zat untuk menaikan suhunya 1 K.
   Kaitan antar kalor jenis dengan kapasitas panas adalah:
4. Hukum termodinamika kedua
   Mesin kalor adalah suatu alat yang mengubah tenaga panas menjadi tenaga mekanik.
   Mesin dingin  adalah mesin kalor yang kerjanya berlawanan dengan mesin kalor.
   Hukum termodinamika kedua untuk mesin panas menyatakan Mesin panas yang bekerja secara siklis tidak mungkin tidak menghasilkan efek lain selain menyerap panas dari tandon dan melakukan sejumlah usaha yang ekivalen.
   Efisiensi mesin panas:
   Hukum termodinamika kedua untuk mesin dingin menyatakan Sebuah refrigerator tidak mungkin bekerja secara siklis tanpa menghasilkan efek lain di luar serapan panas dari benda dingin ke benda panas.
   Koefisien performasi mesin dingin:
5. Siklus Carnot
   Siklus Carnot meliputi siklus dari keadaan PV tertentu kemudian mengalami perubahan keadaan dengan proses pemuaian isotermik reversibel diikuti proses adiabatik dan proses pemampatan isotermik reversibel dan kembali ke keadaan semula dengan proses adiabatik.
   Efesiensi mesin Carnot:
   Tidak ada mesin panas yang lebih efesien dari mesin Carnot tanpa melanggar hukum termodinamika kedua.

Kami harap dengan disusunnya rangkuman materi pelajaran Fisika kelas 11 SMA seperti diatas akan memudahkan kita mempelajari materi Fisika di kelas 11 SMA.