🌌

Fisika SMA - OSN

Persiapan Olimpiade Fisika tingkat SMA

🌌 Mekanika Klasik & Rotasi

Mekanika Newton dan rotasi adalah fondasi fisika OSN. Kuasai hukum kekekalan momentum, energi, dan momentum sudut. Getaran harmonik sederhana dan gerak melingkar juga sering diujikan.

📌 Rumus Penting

Hukum Newton II: F = ma | Rotasi: τ = Iα

Momentum sudut: L = Iω = rp sin θ

Energi kinetik rotasi: Ek = ½Iω²

Momen inersia: bola pejal I=2/5 mr², silinder pejal I=½mr², batang ujung I=⅓mL²

Getaran: T_pegas = 2π√(m/k) | T_bandul = 2π√(L/g)

SHM: x=A cos(ωt+φ) | v=−Aω sin(ωt+φ)

Tumbukan lenting sempurna: momentum dan energi kinetik kekal

Tumbukan tidak lenting sempurna: hanya momentum yang kekal

Impuls: J = F×Δt = Δp

💡 Contoh

Benda jatuh bebas h=80m: t=√(2h/g)=4s, v=40 m/s

Benda pada lereng sudut θ: a=g sinθ, N=mg cosθ

Peluru bermassa m, kecepatan v menghantam balok bermassa M diam → kayu bergerak v'=mv/(m+M)

Gerak melingkar: as = v²/r = ω²r (sentripetal)

Kekekalan momentum sudut: I₁ω₁ = I₂ω₂ (tidak ada torsi eksternal)

🌡️ Termodinamika & Gas

Termodinamika membahas perpindahan panas dan kerja. Gas ideal mengikuti hukum Boyle, Charles, Gay-Lussac, dan persamaan keadaan ideal. Mesin Carnot adalah mesin paling efisien yang mungkin ada.

📌 Rumus Penting

Gas ideal: PV = nRT (R=8,314 J/mol·K)

Hukum Boyle: PV = konstan (isotermal)

Hukum Charles: V/T = konstan (isobar)

Hukum Gay-Lussac: P/T = konstan (isovolumetrik)

Hukum I Termodinamika: ΔU = Q − W

Energi dalam gas ideal: U = (f/2)nRT (f = derajat kebebasan)

Efisiensi Carnot: η = 1 − T_cold/T_hot = W/Q_hot

Entropi: ΔS = Q_rev/T | ΔS universe ≥ 0 (Hukum II TD)

💡 Contoh

Isotermal: T konstan, PV=konstan. Jika P naik 2×, V turun 2×

Adiabatik: Q=0, ΔU=−W. Gas dimampatkan → suhu naik

Mesin Carnot: T_hot=500K, T_cold=300K → η=(1-300/500)=40%

Gas ideal monoatomik: U=3/2 nRT (f=3 translasi)

Gas ideal diatomik pada T sedang: U=5/2 nRT (3 translasi + 2 rotasi)

⚡ Listrik, Magnet & Gelombang EM

Hukum Coulomb, medan listrik, kapasitor, hambatan, dan induksi elektromagnetik. Persamaan Maxwell menyatukan listrik, magnet, dan cahaya sebagai gelombang elektromagnetik.

📌 Rumus Penting

Hukum Coulomb: F = kq₁q₂/r² (k=9×10⁹ N·m²/C²)

Medan listrik: E = kq/r² | Potensial: V = kq/r

Kapasitor: C = ε₀A/d | Energi: E=½CV²=Q²/(2C)

Hukum Ohm: V=IR | Daya: P=VI=I²R=V²/R

Hukum Faraday: EMF = −dΦ_B/dt

Gaya Lorentz: F = qv×B | F = IL×B

Gelombang EM di vakum: c = 1/√(ε₀μ₀) ≈ 3×10⁸ m/s

Hukum Biot-Savart: dB = μ₀I dl×r̂/(4πr²)

💡 Contoh

Dua muatan Q berjarak r: F=kQ²/r². Jika r→2r, F→F/4

Kapasitor seri: 1/C=1/C₁+1/C₂ | paralel: C=C₁+C₂

Transformator: V₁/V₂=N₁/N₂, I₁N₁=I₂N₂ (ideal, daya kekal)

Frekuensi resonansi RLC: f₀=1/(2π√LC)

🔭 Fisika Modern & Optika

Fisika modern (awal abad 20) merevolusi pemahaman tentang alam semesta. Teori kuantum, relativitas, dan fisika inti membuka era baru. Optika geometrik dan fisis melengkapi fisika klasik.

📌 Rumus Penting

Energi foton: E = hf = hc/λ (h=6.626×10⁻³⁴ J·s)

Efek fotolistrik: Ek_max = hf − φ (φ=fungsi kerja)

de Broglie: λ = h/p = h/mv

Ketidakpastian Heisenberg: Δx·Δp ≥ ħ/2 | ΔE·Δt ≥ ħ/2

Relativitas khusus: E=mc² | E²=(pc)²+(mc²)² | E_kinetik=γmc²-mc²

Lensa: 1/f=1/do+1/di | Perbesaran: m=−di/do=−f/(do−f)

Peluruhan radioaktif: N=N₀ e^(−λt) | T₁/₂=ln2/λ

Energi ikat: ΔE = Δm × c² (defek massa)

💡 Contoh

Foton cahaya hijau λ=550nm: E=hc/λ = (6.626×10⁻³⁴)(3×10⁸)/(550×10⁻⁹) = 3.6×10⁻¹⁹ J

Cermin cekung, f=10cm, do=30cm: di=15cm, m=−15/30=−½ (nyata, terbalik, diperkecil)

⁶⁰Co → ⁶⁰Ni + β⁻ + antineutrino. Massa inti turun → energi dipancarkan

Waktu paruh ¹⁴C = 5730 tahun. Setelah 11460 tahun tersisa ¼ N₀

🌊 Gelombang, Bunyi & Optika Fisis

Gelombang mekanik dan elektromagnetik memiliki sifat yang sama: interferensi, difraksi, polarisasi, refleksi, refraksi. Bunyi mengalami efek Doppler. Optika fisis menjelaskan fenomena yang tidak bisa dijelaskan geometrik.

📌 Rumus Penting

Gelombang: v=fλ | T=1/f | Ek=(1/2)mv²=(1/2)kA² (SHM)

Taraf intensitas: TI = 10 log(I/I₀) dB (I₀=10⁻¹² W/m²)

Efek Doppler: f_pendengar = f_sumber × (v±v_p)/(v∓v_s)

Interferensi konstruktif: Δ = nλ | destruktif: Δ = (n+½)λ

Difraksi: sin θ_min = λ/d (celah tunggal)

Indeks bias: n = c/v | Snell: n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂

Sudut kritis: sin θ_c = n₂/n₁ (pemantulan total dalam)

💡 Contoh

Dawai terjepit dua ujung: frekuensi harmoni ke-n: fn = n×v/(2L)

Pipa organa terbuka: fn = n×v/(2L) | Tertutup: fn = (2n-1)v/(4L)

Efek Doppler: ambulans mendekat, f_terdengar lebih tinggi dari f_asli

Pelangi: dispersi cahaya dalam tetesan air (refraksi + refleksi internal)

Mulai Latihan Soal