Rumus Fisika: Gerak, Gaya, Energi, Listrik, dan Optik

Satuan dan gerak lurus

Samakan satuannya ke SI lebih dulu — meter, kilogram, sekon — baru masukkan angkanya.

• km/jam ÷ 3,6 = m/sLatih: Besaran, satuan SI, dan awalan

  Karena 1 km = 1.000 m dan 1 jam = 3.600 s, angka km/jam cukup dibagi 3,6.

  72 km/jam ÷ 3,6 = 20 m/s

• v = Δx ÷ ΔtLatih: Kelajuan, kecepatan, dan gerak lurus beraturan

  Kecepatan rata-rata memakai perpindahan; kelajuan rata-rata memakai jarak tempuh.

  300 m ke timur lalu 100 m ke barat dalam 200 s: kelajuan 2 m/s, kecepatan 1 m/s

• x = x₀ + v × tLatih: Kelajuan, kecepatan, dan gerak lurus beraturan

  Gerak lurus beraturan: kecepatannya tetap, perpindahannya sebanding dengan waktu.

  25 m/s × 120 s = 3.000 m

• a = (v − v₀) ÷ tLatih: Percepatan dan gerak lurus berubah beraturan

  Percepatan rata-rata dalam m/s²; tanda negatif berarti benda melambat.

  (20 − 5) ÷ 5 = 3 m/s²

• v = v₀ + a × tLatih: Percepatan dan gerak lurus berubah beraturan

  Kecepatan setelah t sekon pada gerak lurus berubah beraturan.

• x = v₀ × t + ½ × a × t²Latih: Percepatan dan gerak lurus berubah beraturan

  Perpindahan pada GLBB bila waktunya diketahui.

  5 × 5 + ½ × 3 × 5² = 62,5 m

• v² = v₀² + 2 × a × xLatih: Percepatan dan gerak lurus berubah beraturan

  Persamaan GLBB tanpa waktu, dipakai untuk jarak pengereman dengan a bertanda negatif.

  20 m/s direm 4 m/s² sampai berhenti: x = 400 ÷ 8 = 50 m

• v = g × t · h = ½ × g × t²Latih: Jatuh bebas dan lemparan vertikal

  Jatuh bebas dari diam dengan g = 9,8 m/s²; massa benda tidak ikut menentukan.

  3 s: v = 29,4 m/s, h = 44,1 m

Gerak parabola dan gerak melingkar

• t = √(2h ÷ g) · x = v₀ × tLatih: Gerak parabola: dua gerak yang berjalan bersamaan

  Lemparan mendatar: waktu jatuhnya sama dengan jatuh bebas, kecepatan mendatar hanya menentukan jarak mendaratnya.

  h = 1,225 m, v₀ = 2 m/s: t = 0,5 s, x = 1 m

• R = v₀² × sin 2θ ÷ gLatih: Lemparan miring: tinggi maksimum dan jangkauan

  Jangkauan lemparan miring di tanah datar; terjauh pada 45°, dan sudut 30° serta 60° memberi jangkauan sama.

• a = v² ÷ r · F = m × v² ÷ rLatih: Gerak melingkar beraturan dan gaya sentripetal

  Percepatan dan gaya sentripetal, selalu mengarah ke pusat lingkaran; v = ω × r dan ω = 2π ÷ T.

  200 kg, 10 m/s, r = 40 m: F = 500 N

Gaya, usaha, energi, dan momentum

• ΣF = m × aLatih: Hukum Newton: gaya, massa, berat, dan gesekan

  Hukum kedua Newton; 1 N = 1 kg·m/s².

• w = m × gLatih: Hukum Newton: gaya, massa, berat, dan gesekan

  Berat adalah gaya, bersatuan newton; massa 1 kg beratnya 9,8 N.

• f = μk × NLatih: Hukum Newton: gaya, massa, berat, dan gesekan

  Gaya gesek kinetik; di lantai datar tanpa gaya tegak lain, N sama dengan berat benda.

• W = F × d × cos θLatih: Usaha dan daya

  Usaha dalam joule; nol bila gaya tegak lurus perpindahan.

  80 N searah perpindahan 5 m = 400 J

• P = W ÷ tLatih: Usaha dan daya

  Daya rata-rata dalam watt, 1 W = 1 J/s.

• EK = ½ × m × v²Latih: Energi kinetik, energi potensial, dan kekekalan energi

  Energi kinetik; kelajuan dua kali berarti energi empat kali.

• EP = m × g × hLatih: Energi kinetik, energi potensial, dan kekekalan energi

  Energi potensial gravitasi terhadap ketinggian acuan. Tanpa gesekan, EK + EP tetap, sehingga v = √(2 × g × h).

• p = m × v · F × Δt = ΔpLatih: Momentum dan tumbukan

  Momentum dan impuls; arah pada gerak satu dimensi dinyatakan dengan tanda.

• v′ = (m₁v₁ + m₂v₂) ÷ (m₁ + m₂)Latih: Momentum dan tumbukan

  Kecepatan bersama setelah tumbukan menempel: momentum kekal, energi kinetik tidak.

  2.000 kg × 3 m/s menabrak 1.000 kg diam: v′ = 2 m/s

Fluida dan kalor

• P = F ÷ ALatih: Tekanan, tekanan hidrostatis, dan hukum Archimedes

  Tekanan dalam pascal, 1 Pa = 1 N/m²; ubah luas dari cm² ke m² lebih dulu.

• P = ρ × g × hLatih: Tekanan, tekanan hidrostatis, dan hukum Archimedes

  Tekanan hidrostatis hanya bergantung pada kedalaman dan jenis fluidanya, bukan bentuk wadah.

  dasar kolam 2 m: 2 × 1.000 × 9,8 = 19.600 Pa

• F apung = ρ fluida × V tercelup × gLatih: Tekanan, tekanan hidrostatis, dan hukum Archimedes

  Hukum Archimedes: gaya apung sama dengan berat fluida yang dipindahkan.

• A₁ × v₁ = A₂ × v₂Latih: Fluida mengalir: debit, kontinuitas, dan Bernoulli

  Persamaan kontinuitas: debit Q = A × v sama di setiap penampang, jadi air lebih cepat di bagian sempit.

• Q = m × c × ΔTLatih: Kalor jenis dan perubahan wujud

  Kalor untuk mengubah suhu; kalor jenis air 4.186 J/(kg·°C).

• Q = m × LLatih: Kalor jenis dan perubahan wujud

  Kalor perubahan wujud; selama es mencair atau air mendidih suhunya tidak naik.

  kalor lebur es 334 kJ/kg

• ΔL = α × L₀ × ΔTLatih: Pemuaian termal dan skala kelvin

  Pemuaian panjang; α baja 12 × 10⁻⁶ /°C. Kenaikan 1 °C sama dengan kenaikan 1 K.

• η Carnot = 1 − Tc ÷ ThLatih: Hukum I termodinamika dan efisiensi mesin kalor

  Batas efisiensi mesin kalor; kedua suhu dalam kelvin, T = t + 273,15.

Getaran, gelombang, dan bunyi

• T = 2π × √(L ÷ g)Latih: Getaran: pegas dan bandul sederhana

  Periode bandul sederhana bersudut kecil; massa beban tidak ikut menentukan. Untuk pegas: T = 2π × √(m ÷ k).

• v = f × λLatih: Gelombang: frekuensi, panjang gelombang, dan cepat rambat

  Cepat rambat gelombang; saat pindah medium, frekuensinya tetap dan panjang gelombangnya berubah.

  radio 50 MHz: λ = 3 × 10⁸ ÷ (5 × 10⁷) = 6 m

• β = 10 × log(I ÷ I₀)Latih: Bunyi: gema, intensitas, dan taraf intensitas dalam desibel

  Taraf intensitas dalam desibel dengan I₀ = 10⁻¹² W/m²; naik 10 dB berarti intensitas sepuluh kali.

Listrik

• V = I × RLatih: Arus, tegangan, hambatan, dan hukum Ohm

  Hukum Ohm; ubah mA ke A lebih dulu, 50 mA = 0,05 A.

  12 V ÷ 0,5 A = 24 Ω

• Rs = R₁ + R₂ · 1/Rp = 1/R₁ + 1/R₂Latih: Rangkaian seri, rangkaian paralel, daya listrik, dan kWh

  Hambatan pengganti seri dan paralel; hambatan paralel selalu lebih kecil dari hambatan terkecilnya.

  6 Ω dan 3 Ω: seri 9 Ω, paralel 2 Ω

• P = V × ILatih: Rangkaian seri, rangkaian paralel, daya listrik, dan kWh

  Daya listrik dalam watt; bentuk lainnya I² × R dan V² ÷ R.

• kWh = kW × jamLatih: Rangkaian seri, rangkaian paralel, daya listrik, dan kWh

  Energi pada tagihan listrik; ubah watt ke kilowatt dulu. 1 kWh = 3.600.000 J.

  400 W, 2 jam sehari, 30 hari: 0,4 × 60 = 24 kWh

Optik

• n₁ × sin θ₁ = n₂ × sin θ₂Latih: Pembiasan, indeks bias, dan hukum Snellius

  Hukum Snellius dengan sudut diukur dari garis normal; indeks bias n = c ÷ v.

• 1/f = 1/dₒ + 1/dᵢLatih: Pemantulan dan cermin lengkung

  Persamaan cermin dan lensa tipis; perbesarannya m = −dᵢ ÷ dₒ, dan m negatif berarti bayangan terbalik.

  cermin cekung f = 15 cm, benda 20 cm: dᵢ = 60 cm, m = −3

• P = 1 ÷ fLatih: Lensa tipis: bayangan, perbesaran, dan daya lensa

  Daya lensa dalam dioptri dengan f dalam meter; kacamata minus adalah lensa cekung untuk rabun jauh.

  f = −50 cm → P = −2 D