32
SRI MULYATI, M.Si 1

Hk. Dinamika

Embed Size (px)

DESCRIPTION

fisika

Citation preview

Page 1: Hk. Dinamika

SRI MULYATI, M.Si

1

Page 2: Hk. Dinamika

Dinamika: Mempelajari pengaruh lingkungan terhadap

keadaan gerak suatu sistem

Dasar rumusan persoalan dalam dinamika:

“Bila sebuah sistem dengan keadaan awal (posisi,kecepatan dsb) diketahui ditempatkan dalam suatulingkungan tertentu, bagaimanakah gerak sistem

selanjutnya di bawah pengaruh lingkungan tersebut ?”

2

Page 3: Hk. Dinamika

3

Page 4: Hk. Dinamika

Dalam kehidupan sehari-hari, tiap orang sebenarnya punya konsep dasar tentang gaya. Misalnya pada waktu kita menarik atau mendorong suatu benda atau kita menendang bola, kita mengatakan bahwa kita mengerjakan suatu gaya pada benda itu.

Gaya dapat : - mengubah arah gerak suatu benda, - mengubah bentuk suatu benda - mengubah ukuran suatu benda

Gaya menyebabkan percepatan. Arah gaya searah dengan arah percepatan.

gaya dapat digolongkan sebagai sebuah vektor. Diperhatikan secara cermat tampaknya ada dua macam gaya:

- gaya kontak yang terjadi melalui persentuhan (dorongan, tarikan, gesekan, pegas dll)

- gaya yang bekerja jarak jauh (action-at a- distance), misal : gaya gravitasi, gaya coulomb

4

dengan syarat gaya yang kita berikan cukup besar.

Page 5: Hk. Dinamika

# Kemampuan sistem untuk melakukan kerja ( perubahan kedudukan, posisi, bentuk).

Page 6: Hk. Dinamika

Di SMA telah kita pelajari ada berbagai rumus gaya, seperti:

F = maF = -kxF = mv2/rF = G m1m2/r2

F = k q1q2/r2

F = μ NDll

Page 7: Hk. Dinamika

7

1. Gaya berat

Gaya berat (W) adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Gaya berat selalu tegak lurus kebawah dimana pun posisi benda diletakkan, apakah dibidang horizontal, vertikal ataupun bidang miring

Gambar Arah vektor gaya berat

Page 8: Hk. Dinamika

8

Gaya normal adalah gaya yang bekerja pada bidang sentuh antara dua prmukaan yang bersentuhan, dan arahnya selalu tegak lurus bidang sentuh.

2. Gaya Normal

Gambar Arah vektor gaya normal

Page 9: Hk. Dinamika

a

N

W

N

W

N

W

F

N

W

Gaya normal = gaya tegak lurus permukaan

Gaya normal bisa sama dengan gaya berat W

Gaya normal bisa tegak lurus W

Gaya normal bisa tak segaris dengan W

Gaya normal bisa lebih besar dari W

Page 10: Hk. Dinamika

10

3. Gaya Gesek

Gaya gesek termasuk gaya normal. gaya ini muncul jika permukaan dua benda bersentuhan secara langsung. Arah gesekan searah dengan permukaan bidang sentuh dan berlawanan dengan arah kecendrungan gerak.

Gambar Arah vektor gaya gesek

Page 11: Hk. Dinamika

Gaya gesek statik dan kinetik (empiris): Bergantung pada sifat permukaan yang saling bersentuhan

Gaya gesek statik: Tumbuh merespon mengimbangi tarikan gaya dalam arah

berlawanan. Tapi ada harga maksimum: Fs,max = μs N

dengan μs : koefisien gesek statik Gaya gesek kinetik

Umumnya besarnya bergantung kecepatan Untuk kecepatan tak terlalu tinggi: konstan

Fk =μk Ndengan μk : koefisien gesek kinetik

Umumnya gaya gesek kinetik < gaya gesek statik

N = besar gaya normal

Page 12: Hk. Dinamika

12

Gaya gesek ada 2 macam :

Jenis Gesekan Persamaan Keterangan

KInetik FK = µ k.N Gaya berlawanan dengan kecepatan.Selalu lebih kecil dari gaya gesek statikDigunakan untuk benda yang meluncur/bergerak.

Statis FS = µS.N Gaya harus lebih besar dari gaya gesek maksimum ini untuk membuat benda bergerak dari keadaan diam. Digunakan untuk objek yang diam.Arah gaya gesek berlawanan dengan arah gaya yang bekerja pada benda.

Page 13: Hk. Dinamika

Menguraikan gaya yang bekerja pada benda di atas bidang miring.

Pertanyaan : bagaimanakah sumbu penguraian (X-Y) dipilih? Pertimbangkan kesetimbangan yang terjadi.

???

???Bandingkan kasus:

-Mendorong kotak sepanjang bidang miring

-Mobil berbelok pada bidang miring (hanya masalah penguraian gayanya saja!!)

Keuntungan mekanis dari bidang miring (nanti waktu membahas usaha!)

N

W

N

W

N

W

α α

α

α

α

N=Wcos(α)

W=Ncos(α)

Page 14: Hk. Dinamika

14

4. Gaya tegangan tali

Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja pada ujung-ujung tali karena tali itu tegang.

Jika tali dianggap ringan maka gaya tegangan tali pada kedua ujung tali yang sama dianggap sama besarnya.

Gambar Gaya Tegangan Tali

Page 15: Hk. Dinamika

Asumsi thd tali ideal: Hanya sebagai medium penerus gaya secara sempurna Tidak elastis (a sepanjang tali sama) Tidak bermassa (tegangan dimana-mana sama)

Asumsi katrol ideal: Hanya sebagai alat pembelok gaya Tidak bermassa Tidak berputar tapi licin sempurna

Page 16: Hk. Dinamika

Gaya sentripetal hanyalah NAMA sejenis gaya yang istimewa yaitu arahnya selalu menuju ke titik pusat lingkaran. Jadi tentukan dulu bidang lingkarannya serta titik pusatnya, baru menentukan arah gaya centripetal. Dengan demikian:

Gaya centripetal = resultan komponen semua gaya yang menuju ke pusat lingkaran atau radial keluar

Untuk memiliki gaya centripetal tak perlu melakukan gerak melingkar penuh! Setiap gerak melengkung, bisa didefinisikan gaya centripetalnya.

Jika Fc adalah gaya centripetal maka hukum II Newton bisa dituliskan dalam bentuk yang sangat istimewa yaitu:

FC = m v2/R

Dengan v adalah besar kecepatan

Dan R adalah jari-jari rotasinya.

Page 17: Hk. Dinamika

Fc = G m M/r2

Bumi mengelilingi matahari. Gaya gravitasi berfungsi jadi gaya sentripetal

Tikungan licin. Uraian gaya Normal berfungsi sebagai gaya sentripetal

vN

W

Fc = W-N

N cosα = Fc

T

W

Selisih gaya tegangan tali dan gaya berat berfungsi jadi gaya centripetal

Fc = T-W

Selisih gaya berat dan normal berfungsi jadi gaya centripetal

v

Ilustrasi. Siapakah yang berfungsi sebagai gaya sentripetal (Fc)

Page 18: Hk. Dinamika

Inersia adalah kecenderungan suatu benda untuk tetap diam atau tetap bergerak lurus dengan kecepatan tetap (bergerak lurus beraturan)

Semakin besar inersia suatu benda semakin cenderung benda ini ingin mempertahankan posisi diamnya, akibatnya untuk menggerakkan benda yang lebih besar inersianya dibutuhkan gaya yang lebih besar.

Catatan: pengertian inersia sebenarnya bukan untuk benda yang diam saja, tapi juga untuk benda yang bergerak dengan kecepatan tetap

18

Gambar 1 Dua benda yg berbeda jenis

Page 19: Hk. Dinamika

19

Page 20: Hk. Dinamika

20

Massa suatu benda dapat ditentukan dengan membandingkan percepatan yang dihasilkan oleh SUATU gaya pada benda-benda yang berbeda.

Page 21: Hk. Dinamika
Page 22: Hk. Dinamika
Page 23: Hk. Dinamika

Newton memikirkan gaya sebagai penyebab perubahan gerak.

Gerak adalah perubahan posisi terhadap waktu. Jadi besaran gerak yang penting adalah kecepatan.

Perubahan gerak berarti perubahan kecepatan, alias percepatan.

Bilamana ada percepatan berarti ada gaya penyebabnya.

Massa adalah ukuran kuantitatif kemudahan benda diubah keadaan geraknya.

Massa menjadi ukuran inersia (kecenderungan untuk mempertahankan keadaannya)

Page 24: Hk. Dinamika
Page 25: Hk. Dinamika

Hukum ini berasal dari Galileo: Kecepatan yang diberikan pada suatu benda akan tetap dipertahankan jika semua gaya penghambatnya dihilangkan.

Hukum Newton I: Jika gaya total yang bekerja pada benda itu sama dengan nol,

maka benda yang sedang diam akan tetap diam dan benda yang sedang bergerak lurus dengan kecepatan tetap akan tetap bergerak lurus dengan kecepatan tetap.

Disebut hukum inersia sebab menyatakan bilamana resultan gaya=0, benda cenderung mempertahankan keadaannya (inert).

Jadi sebenarnya keadaan diam dan gerak lurus beraturan tidaklah berbeda, dua-duanya tidak memerlukan adanya gaya resultan yang sama dengan NOL.

Patut diingat, gaya bersifat vektor, jadi resultannya dilakukan penjumlahan secara vektor.

Benda tidak mengalami perubahan gerak

Page 26: Hk. Dinamika
Page 27: Hk. Dinamika

Perubahan gerak, berarti perubahan kecepatan alias mengalami percepatan. Jika sebuah benda mengalami percepatan, maka pasti resultan gaya yang bekerja pada benda tsb tidak sama dengan NOL.

Hukum II Newton:Percepatan suatu benda sebanding dengan resultan gaya yang bekerja dan berbanding terbalik dengan massanya

∑F = m a

Dalam menuliskan itu, kita telah memilih konstanta kesebandingannya =1, dan satuan F ditentukan oleh satuan m dan a

SI : satuan m : kg,satuan a : m/s2

satuan F : kg m/s2 (diberi nama : newton atau N)

Page 28: Hk. Dinamika

28

Jika dalam bentuk vektor maka penulisannya adalah :

ΣF = resultan gaya yang bekerja m = massa benda a = percepatan yang ditimbulkan

Sebuah bola bilyard diletakkan pada permukaan yang licin sekali (anggap gesekannya tidak ada). Dua gaya bekerja pada bola ini seperti pada Gb. Hitung percepatan tersebut jika massanya, 0,5 kg.

Page 29: Hk. Dinamika
Page 30: Hk. Dinamika
Page 31: Hk. Dinamika

Sebuah mobil bermassa 10 000 kg, bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil direm dan berhenti setelah menempuh jarak 200 m. Berapakah gaya pengeremannya? Ingat !!!!!

Page 32: Hk. Dinamika

32

Jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka benda yang kedua ini mengerjakan gaya pada benda yang pertama yang besarnya sama dengan gaya yang diterimatapi arahnya berlawanan.

Sebuah balok diletakkan di atas lantai. Balok memberikan gaya pada lantai sebesar gaya beratnya W. Balok tidak melesak ke dalam lantai karena lantai memberikan gaya reaksi yang sama besar dengan gaya berat W. Gaya reaksi ini sering disebut gaya normal (N) yang arahnya tegak lurus permukaan lantai.