Rangkuman Rumus Fisika SMA Lengkap + Contoh Soal
100 Rangkuman Rumus Fisika SMA — Part 1 (Rumus 1–50)
Mekanika — Gerak & Kinematika
1. Kecepatan rata‑rata
v_{avg} = \dfrac{\Delta s}{\Delta t}
Contoh: Jarak 150 m ditempuh 30 s → v = 150/30 = 5 m/s.
2. Kelajuan (speed)
\text{speed} = \dfrac{\text{total distance}}{\text{total time}}
Contoh: Jalan 100 m lalu kembali 40 m dalam 70 s → speed = 140/70 = 2 m/s.
3. Percepatan rata‑rata
a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}
Contoh: Kecepatan 0 → 20 m/s dalam 4 s → a = 20/4 = 5 m/s².
4. GLBB (tanpa v)
s = v_0 t + \tfrac{1}{2} a t^2
Contoh: v0=0, a=2 m/s², t=5 s → s=0+0.5·2·25=25 m.
5. GLBB (tanpa a)
s = \tfrac{1}{2}(v_0+v)t
Contoh: v0=2 m/s, v=8 m/s, t=3 s → s=0.5·10·3=15 m.
6. GLBB (tanpa t)
v^2 = v_0^2 + 2 a s
Contoh: v0=0, a=4 m/s², s=8 m → v^2=0+64 ⇒ v=8 m/s.
7. Gerak Melingkar — kelajuan linier
v = \omega r
Contoh: ω=2 rad/s, r=3 m → v=6 m/s.
8. Gerak Melingkar — hubungan periode & frekuensi
f=\dfrac{1}{T}
Contoh: Jika T=0.5 s → f=2 Hz.
9. Percepatan sentripetal
a_c = \dfrac{v^2}{r} = \omega^2 r
Contoh: v=10 m/s, r=5 m → a_c=100/5=20 m/s².
10. Sudut putar (rad)
\theta = \omega t
Contoh: ω=4 rad/s, t=2 s → θ=8 rad.
Gaya & Dinamika
11. Hukum Newton I (Inersia)
\text{Jika }\sum F = 0, \text{gerak akan konstan}
Contoh: Mobil dengan kecepatan tetap jika resultan gaya nol.
12. Hukum Newton II
\sum F = m a
Contoh: F=20 N, m=4 kg → a=5 m/s².
13. Hukum Newton III
F_{12} = -F_{21}
Contoh: Gaya dorong pada dinding memiliki gaya reaksi sama besar berlawanan arah.
14. Berat (gaya gravitasi)
w = m g
Contoh: m=10 kg, g=9.8 → w=98 N.
15. Tegangan tali (kasus sederhana)
T = m a \text{(tergantung sistem)}
Contoh: Pada massa digantung diam, T = m g.
16. Usaha
W = F s \cos\theta
Contoh: F=10 N sejajar s=5 m → W=50 J.
17. Energi kinetik
E_k = \tfrac{1}{2} m v^2
Contoh: m=2 kg, v=3 m/s → E_k=0.5·2·9=9 J.
18. Energi potensial gravitasi
E_p = m g h
Contoh: m=3 kg, h=4 m → E_p=3·9.8·4≈117.6 J.
19. Teorema usaha‑energi
W_{net} = \Delta E_k
Contoh: Usaha 20 J menaikkan energi kinetik dari 5 J → E_k akhir=25 J.
20. Daya
P = \dfrac{W}{t} = F v
Contoh: F=10 N bergerak 2 m dalam 1 s → P=20 W.
Momentum & Tumbukan
21. Momentum
p = m v
Contoh: m=0.2 kg, v=10 m/s → p=2 kg·m/s.
22. Hukum kekekalan momentum (tumbukan)
\sum p_{before} = \sum p_{after}
Contoh: Dua massa bertabrakan lentur → total momentum tetap.
23. Tumbukan lenting sempurna (energi kinetik juga kekal)
e=1 \text{ (lenting sempurna)}
Contoh: Untuk e=1, total E_k sebelum=sesudah.
24. Impuls
J = \Delta p = F_{avg} \Delta t
Contoh: Favg=10 N selama 0.2 s → J=2 N·s.
25. Gerak Parabola — komponen
x=v_0 \cos\theta\ t, \quad y=v_0\sin\theta\ t - \tfrac{1}{2} g t^2
Contoh: v0=10 m/s, θ=30°, jarak horizontal setelah 1 s: x=10·cos30·1≈8.66 m.
Statika & Fluida
26. Tekanan
P = \dfrac{F}{A}
Contoh: F=100 N, A=0.5 m² → P=200 Pa.
27. Tekanan hidrostatis
P = P_0 + \rho g h
Contoh: di bawah permukaan 5 m, ρ=1000 kg/m³ → ΔP=1000·9.8·5=49,000 Pa.
28. Gaya apung (Archimedes)
F_{b} = \rho_{fluida} V_{terendam} g
Contoh: Volume terendam 0.02 m³, ρ=1000 → Fb=1000·0.02·9.8=196 N.
29. Massa jenis
\rho = \dfrac{m}{V}
Contoh: m=2 kg, V=0.001 m³ → ρ=2000 kg/m³.
30. Debit aliran (fluida)
Q = \dfrac{V}{t} = A v
Contoh: Pipa area 0.01 m², v=2 m/s → Q=0.02 m³/s.
31. Persamaan kontinuitas (fluida tak termampat)
A_1 v_1 = A_2 v_2
Contoh: Jika area turun setengah, kecepatan naik dua kali lipat.
32. Persamaan Bernoulli (sederhana)
P + \tfrac{1}{2} \rho v^2 + \rho g h = \text{konst}
Contoh: Tekanan berkurang jika kecepatan fluida meningkat dalam pipa menyempit.
33. Gaya gesek (kasar)
F_{fr} = \mu N
Contoh: m=5 kg pada bidang datar, μ=0.2 → N=49 N → Ffr=9.8 N.
34. Koefisien gesek
\mu = \dfrac{F_{fr}}{N}
Gunakan definisi untuk menghitung μ jika Ffr dan N diketahui.
35. Sudut kritis & total internal reflection (optik dasar—referensi)
\sin\theta_c = \dfrac{n_2}{n_1} (n_1>n_2)
Contoh: n1=1.5,n2=1 → θc=arcsin(2/3)≈41.8° (referensi penggunaan).
36. Percepatan pada bidang miring (tanpa gesek)
a = g \sin\alpha
Contoh: α=30° → a=9.8·0.5≈4.9 m/s².
37. Percepatan pada bidang miring (dengan gesek)
a = g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha)
Contoh: α=30°, μ=0.1 → a≈9.8(0.5-0.1·0.866)≈2.95 m/s².
38. Rotasi — momen inersia (benda titik)
I = \sum m r^2
Contoh: Dua partikel 1 kg pada r=1 m dan r=2 m → I=1·1^2+1·2^2=5 kg·m².
39. Momentum sudut
L = I \omega
Contoh: I=2 kg·m², ω=3 rad/s → L=6 kg·m²/s.
40. Torsi
\tau = r F \sin\phi
Contoh: momen pada kunci pas: r=0.2 m, F=50 N, φ=90° → τ=10 N·m.
Mekanika Fluida & Aplikasi
41. Hukum Pascal (prinsip transmisi tekanan)
\Delta P = \Delta F / A \text{ (sampai transfer ke fluida lain)}
Contoh: Dongkrak hidrolik bekerja karena tekanan ditransmisikan ke area lebih besar menghasilkan gaya besar.
42. Kecepatan terminal (estimasi sederhana)
m g = b v_t \Rightarrow v_t \approx \dfrac{m g}{b}
Contoh: Bentuk umum; konstanta hambatan b tergantung drag.
43. Hukum Hooke (elastisitas)
F = -k x
Contoh: k=200 N/m, x=0.05 m → F=10 N (arah berlawanan).
44. Energi potensial pegas
E = \tfrac{1}{2} k x^2
Contoh: k=100 N/m,x=0.1 m → E=0.5·100·0.01=0.5 J.
45. Frekuensi sudut pegas
\omega = \sqrt{\dfrac{k}{m}}
Contoh: k=100 N/m,m=2 kg → ω=\sqrt{50}≈7.07 rad/s.
46. Periode osilasi pegas
T = 2\pi \sqrt{\dfrac{m}{k}}
Contoh: m=0.5 kg,k=50 → T≈2π√(0.01)=~0.628 s.
47. Periode bandul sederhana
T = 2\pi \sqrt{\dfrac{L}{g}}
Contoh: L=1 m → T≈2π√(0.102)=~2.01 s (gunakan g≈9.8).
48. Kecepatan gelombang pada tali/gelombang transversal
v = \sqrt{\dfrac{F_T}{\mu}}
Contoh: Tegangan FT=100 N, μ=0.5 kg/m → v=√(200)=14.14 m/s.
49. Frekuensi & panjang gelombang
v=\lambda f
Contoh: λ=2 m, f=5 Hz → v=10 m/s.
50. Hukum Snell (indeks bias)
n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2
Contoh: n1=1,n2=1.5, θ1=30° → sinθ2=(1·sin30)/1.5≈0.333 ⇒ θ2≈19.47°.
100 Rangkuman Rumus Fisika SMA — Part 2 (Rumus 51–100)
Gelombang & Bunyi
51. Cepat rambat bunyi
v = \sqrt{\gamma R T / M}
Contoh: pada udara 27°C (T≈300K) → v≈340 m/s.
52. Resonansi pipa organa tertutup
L = (2n-1)\dfrac{\lambda}{4}
Contoh: Nada dasar (n=1): L=λ/4.
53. Resonansi pipa organa terbuka
L = n \dfrac{\lambda}{2}
Contoh: Nada dasar: L=λ/2.
54. Efek Doppler (sumber diamati)
f' = f \dfrac{v \pm v_o}{v \mp v_s}
Contoh: Mobil bergerak mendekati → frekuensi terdengar naik.
55. Intensitas bunyi
I = \dfrac{P}{A}
Contoh: P=2 W dipancarkan ke area 4πr², r=2 m → I=2/(4π·4)=0.04 W/m².
56. Tingkat intensitas bunyi (desibel)
\beta = 10 \log_{10}\left(\dfrac{I}{I_0}\right)
Contoh: I=10⁻⁶ W/m², I0=10⁻¹² → β=10 log(10⁶)=60 dB.
57. Energi gelombang
E ∝ A^2 f^2
Energi berbanding lurus kuadrat amplitudo dan kuadrat frekuensi.
58. Panjang gelombang pada dawai
\lambda_n = \dfrac{2L}{n}
Contoh: Dawai panjang 1 m, nada ke-2 → λ=1 m.
59. Periode gelombang
T = 1/f
Contoh: f=20 Hz → T=0.05 s.
60. Persamaan gelombang berjalan
y(x,t)=A \sin(kx-\omega t+\phi)
Keterangan: k=2π/λ, ω=2πf.
Listrik Statis
61. Hukum Coulomb
F = k \dfrac{q_1 q_2}{r^2}
Contoh: q1=q2=10⁻⁶ C, r=0.1 m → F≈0.9 N.
62. Medan listrik
E = F/q = k Q/r^2
Contoh: Q=10⁻⁶ C, r=0.2 m → E≈225 N/C.
63. Potensial listrik
V = k Q/r
Contoh: Q=10⁻⁶ C, r=0.5 m → V≈18,000 V.
64. Energi potensial listrik
U = q V
Contoh: q=2 μC, V=500 V → U=0.001 J.
65. Kapasitor (C)
C = \dfrac{Q}{V}
Contoh: Q=0.001 C, V=100 V → C=0.01 F.
66. Energi kapasitor
U=\tfrac{1}{2}CV^2
Contoh: C=2 μF, V=100 V → U=0.01 J.
67. Kapasitor seri
1/Ceq = 1/C1+1/C2+...Rumus untuk menghitung kapasitor dalam rangkaian seri.68. Kapasitor paralel
Ceq = C1+C2+...Kapasitor paralel tinggal dijumlahkan.69. Energi potensial sistem muatan
U = k Σ(qi qj/rij)
Digunakan untuk banyak muatan titik.
70. Hukum Gauss (sederhana)
∮E·dA = Q_in/ε0
Fluks listrik sebanding muatan dalam permukaan tertutup.
Listrik Dinamis
71. Hukum Ohm
V = I R
Contoh: I=2 A, R=10 Ω → V=20 V.
72. Hambatan seri
Req = R1+R2+...
Jika R1=2Ω, R2=3Ω → Req=5Ω.
73. Hambatan paralel
1/Req = 1/R1+1/R2+...
R1=6Ω,R2=3Ω → Req=2Ω.
74. Daya listrik
P=IV=I²R=V²/R
Contoh: V=12V, R=6Ω → P=24W.
75. Energi listrik
W=P t
Contoh: P=100W, t=60s → W=6000J.
76. Hukum Kirchoff I (arus)
ΣI masuk = ΣI keluar
Arus yang masuk simpul sama dengan arus yang keluar.
77. Hukum Kirchoff II (tegangan)
ΣΔV=0 (dalam loop)
Jumlah beda potensial dalam rangkaian tertutup = 0.
78. GGL (ε)
ε = W/q
Gaya gerak listrik didefinisikan energi per satuan muatan.
79. Hukum Joule
Q = I² R t
Energi panas yang dihasilkan kawat.
80. Resistivitas
R=ρL/A
ρ=1.7×10⁻⁸Ωm, L=2m, A=1mm² → R≈0.034Ω.
Magnet & Induksi Elektromagnetik
81. Gaya Lorentz
F=q v B sinθ
q=1C,v=2m/s,B=0.5T,θ=90° → F=1N.
82. Medan magnet kawat lurus panjang
B=μ0 I/2πr
I=5A, r=0.1m → B≈1×10⁻⁵T.
83. Medan magnet solenoida
B=μ0 n I
n=100 lilitan/m, I=2A → B≈2.5×10⁻⁴T.
84. Fluks magnetik
Φ=B A cosθ
B=0.2T, A=0.1m², θ=0° → Φ=0.02 Wb.
85. Induksi Faraday
ε= -dΦ/dt
GGL induksi sebanding laju perubahan fluks.
86. Hukum Lenz
Arah GGL menentang perubahan fluks
Magnet masuk kumparan → arus induksi melawan arah medan magnet.
87. Energi medan magnet induktor
U=½ L I²
L=0.1H,I=2A → U=0.2J.
88. Induktansi solenoida
L=μ0 N² A / l
Solenoida dengan N lilitan, luas A, panjang l.
89. GGL induksi motional
ε=B l v
B=0.5T,l=0.2m,v=10m/s → ε=1V.
90. Transformer ideal
V1/V2=N1/N2
N1/N2=2 → V1/V2=2.
Optik & Fisika Modern
91. Persamaan lensa tipis
1/f=1/s+1/s'
f=20cm,s=30cm → s'=60cm.
92. Perbesaran lensa
M=-s'/s
s=30cm,s'=60cm → M=-2.
93. Persamaan cermin
1/f=1/s+1/s'
Hampir sama dengan lensa.
94. Perbesaran cermin
M=-s'/s
s=15cm,s'=15cm → M=-1.
95. Energi foton
E=hf=hc/λ
λ=500nm → E≈3.98×10⁻¹⁹J.
96. Efek fotolistrik
E_k maks=hf−φ
Jika E>φ, elektron keluar.
97. Persamaan de Broglie
λ=h/p
Elektron momentum p → memiliki panjang gelombang λ.
Komentar
Posting Komentar