Senin, 15 November 2010

Dinamika Partikel

Kinematika adalah cabang ilmu fisika yang membahas gerakan benda tanpa mempersoalkan penyebab dari gerak benda.
Dinamika partikel adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari gerak benda yang membahas khusus pada penyebab gerakan benda.  Dinamika partikel merupakan bagian dari bahasan MEKANIKA KLASIK.  Mekanika klasik membahas statika dan dinamika.  Karena ilmu ini ditemukan dan dikembangkan oleh Sir Issac Newton maka sering disebut sebagai Mekanika Newton.

Hukum Newton tentang gerak ada tiga yaitu ;

Hukum I Newton (Hukum Inersia);

Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan terus diam. Sedangkan, benda yang mula-mula bergerak beraturan, akan terus bergerak dengan kecepatan tetap''

Hukum Newton I dapat diinterpretasikan sebagai berikut :
  • Sebuah benda, akan tetap berada dalam keadaan diam atau akan terus bergerak, kecuali jika dipaksa berubah dengan menerapkan gaya luar ke benda tersebut
Pernyataan tersebut dapat dinyatakan dengan \Sigma\,\!F = 0
Keterangan :
\Sigma\,\!F adalah resultan vektor dari gaya
  • Sebuah benda akan tetap diam, atau bergerak dalam garis lurus dengan kecepatan tetap, kecuali diberi gaya luar.
Hukum II Newton :

"Jika suatu gaya total bekerja pada benda, maka benda akan mengalami percepatan, di mana arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya. Vektor gaya total sama dengan massa benda dikalikan dengan percepatan benda"

Rumus Umum  Hukum II  :  

F = m.a

F = gaya (N)
m = massa (kg)
a  = percepatan (m/s2)


Contoh soal 1 :
Berapakah gaya total yang dibutuhkan untuk memberi percepatan sebesar 10 m/s2 kepada mobil yang bermassa 2000 kg ?
Contoh soal 2 :
Dirimu mendorong sebuah kotak bermassa 1 kg yang terletak pada permukaan meja datar tanpa gesekan,dengan gaya sebesar 5 N. berapakah percepatan yang dialami kotak tersebut ?
Contoh soal 3 :
Mesin sebuah mobil sedan mampu menghasilkan gaya sebesar 10000 N. Massa pengemudi dan mobil tersebut sebesar 1000 kg. Jika gaya gesekan udara dan gaya gesekan antara ban dan permukaan jalan sebesar 500 N, berapakah percepatan mobil tersebut ?
Contoh soal 4 :
Sebuah gaya yang dikerjakan pada sebuah benda bermassa m1 menghasilkan percepatan 2 m/s2. Gaya yang sama ketika dikerjakan pada sebuah benda bermassa m2 menghasilkan percepatan sebesar 4 m/s2.
(a) berapakah nilai perbandingan antara m1 dan m2 (m1/m2) ?
(b) berapakah percepatan yang dihasilkan jika m1 dan m2 digabung (m1 + m2) ?

Bentuk matematis persamaan Hukum II Newton berubah-ubah sesuai dengan sistem massa dan gaya yang bekerja misalnya :
1.  sebuah benda diberikan sebuah gaya luar
2.  dua benda yang diberikan sebuah gaya luar
3.  sebuah benda dipengaruhi beberapa gaya luar
4.  beberapa gaya luar bekerja pada lebih dari satu benda

Berapa penerapan hukum II Newton yang sering dibahas pada soal :
1.  Benda yang diam pada permukaan licin diberikan gaya mendatar
2.  Benda yang diam pada permukaan licin diberikan gaya membentuk sudut terhadap arah datar
3.  Dua benda yang dihubungkan dengan katrol tanpa gesekan
4.  Dua benda yang dihubungkan dengan tali kemudian ditarik dengan tali secara mendatar
5.  Benda diatas meja dihubungkan dengan tali ke benda lain yang jatuh melalui katrol tanpa gesekan
6.  Balok diatas bidang miring 

Gaya-gaya yang sering dipakai dalam perhitungan percepatan :
1. Gaya Normal
2. Gaya Berat benda
3. Gaya Gesekan
4. Gaya Tegang Tali

Diagram benda bebas :
Suatu cara penyelesaian mekanika dengan menggambarkan benda-benda dibawah pengaruh gaya-gaya sehingga diketahui arah percepatan benda.  Keterampilan menggambarkan Free Body Diagram

1.  Keterampilan menggambarkan benda, permukaan dan tali
2.  Keterampilan menggambarkan vektor gaya-gaya
3.  Keterampilan menentukan dan menggambar vektor kecepatan

Soal-Lanjutan :
Contoh soal 1 :
Sebuah truk gandeng bermassa 3000 kg sedang melaju dengan kelajuan 100 km/jam. berapakah gaya total yang dibutuhkan untuk menghentikan truk tersebut pada jarak 50 meter ? (23.520N)
Contoh soal 2 :
Sebuah mobil bermassa 500 kg dipercepat oleh mesinnya dari keadaan diam hingga bergerak dengan laju 50 m/s dalam waktu 50 s. Apabila gaya gesekan diabaikan, berapakah gaya yang dihasilkan mobil ? (500N)
Contoh soal 3 :
Sebuah mobil bermassa 500 kg bergerak dengan kelajuan 50 m/s. Jika mobil tersebut direm oleh sopirnya dan berhenti setelah menempuh jarak 100 m, berapakah gaya rem yang bekerja pada mobil tersebut ?   (-12,5) tanda minus menununjukkan perlambatan atau arah percepatan berlawanan dengan arah gerak)

File-fle animasi dapat diunduh di
http://www.4shared.com/video/WDDZDDfr/gaya_hk_1_newton.html

Lembar Kerja Siswa silahkan di unduh di
http://www.4shared.com/document/nPq_dWN6/LKS_HKUM_Newton_.html


Hukum III Newton :

F aksi = - F reaksi

Jika suatu benda melakukan gaya aksi pada benda kedua, maka benda kedua juga melakukan gaya reaksi pada benda pertama yang arahnya berlawanan.  Jika gaya aksi dan reaksi sama besar maka sistem diam dan jika besar gaya aksi dan reaksi tidak sama maka resultan gaya total tidak sama dengan nol maka sistem mengalami percepatan.



Gaya sentripetal adalah gaya yang membuat benda untuk bergerak melingkar. Gaya ini bukan merupakan gaya fisis, atau gaya dalam arti sebenarnya, melainkan hanya suatu penamaan atau penggolongan jenis-jenis gaya yang berfungsi membuat benda bergerak melingkar. Bermacam-macam gaya fisis dapat digunakan sebagai gaya sentripetal, antara lain gaya gravitasi, elektrostatik, tegangan tali, gesekan dan lainnya. Istilah sentripetal berasal dari kata bahasa Latin, yaitu centrum ("pusat") dan petere ("menuju arah"), yang berarti menuju arah pusat lingkaran.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar