Dinamika Partikel
MENGANALISA
GERAK PARTIKEL
Partikel
adalah sebuah satuan dasar dari benda atau materi. Bisa juga dikatakan bagian
terkecil dari suatu materi.
Hukum
I Newton :
Berbunyi
: “Setiap benda tetap dalam keadaan diam
atau bergerak dengan kelajuan konstanpada garis lurus kecuali ada resultan gaya
yang bekerja pada benda tersebut.”
∑f = 0
Pernyataan
di atas dikenal sebagai Hukum Pertama Newton. Kecenderungan benda
mempertahankan keadaannya, yaitu diam atau bergerak dengan konstan dalam garis
lurus, disebut kelembaman atau inersia. Oleh karena itu, Hukum Pertama Newton
disebut juga sebagai hukum Kelembaman.
Contohnya
adalah ketika mobil yang Anda tumpangi melintasi tikungan, Anda seolah-olah
akan terlempar ke sisi luar tikungan.
Hukum II Newton
Hukum
Kedua Newton menyatakan hubungan antara gaya dan perubahan
keadaan
gerak secara kuantitatif.
Berbunyi :” kecepatan perubahan kuantitas gerak suatu partikel sama
dengan resultan gaya yang
bekerja pada partikel tersebut ” .
Dalam
bahasa kita sekarang kuantitas gerak yang dimaksudkan oleh Newton diartikan sebagai momentum p yang
didefinisikan sebagai: p=mv dengan
m
adalah massa partikel dan v adalah kecepatannya. Dalam mekanika klasik pada umumnya massa partikel adalah tetap. Rumusnya :
atau
Contohnya
: sebuah mobil lebih lambam dan memerlukan gaya yang besar untuk mengubah
geraknya dibandingkan dengan sebuah sepeda motor. Dengan demikian, mobil
memiliki massa lebih besar dari pada sepeda motor.
Hukum
III Newton
Setiap
gaya mekanik selalu muncul berpasangan sebagai akibat saling
tindak
antara dua benda. Bila benda A dikenai gaya oleh gaya B, maka benda B akan
dikenai gaya oleh benda A. Pasangan gaya ini dikenal sebagai pasangan aksi-reaksi.
Berbunyi
:” Setiap gaya mekanik selalu muncul
berpasangan, yang satu disebut aksi dan yang lain disebut reaksi, sedemikian
rupa sehingga
aksi = - reaksi ” .
Contohnya
: ketika anda berjalan di atas lantai, anda memberikan gaya pada lantai melalui
telapak kaki atau alas sepatu anda maka lantai pun memberikan gaya pada telapak
kaki atau alas sepatu anda sebagai reaksi terhadap gaya yang anda berikan .
Berat
Berat
adalah gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda. Akibat gaya
|
w = m.g
|
w =
berat benda (N),
m =
massa benda (kg), dan
g =
percepatan gravitasi bumi (m/s2)
Gaya
Normal
Antara
dua permukaan benda yang saling bersentuhan akan ada gaya dari permukaan benda
yang satu ke permukaan benda yang kedua, dan
sebaliknya.
Arah gaya normal tegak lurus terhadap permukaan dan membentuk pasangan aksi - reaksi.
Besar
gaya normal dapat diketahui dari persamaan-persamaan hukum Newton, bila besar
gaya-gaya yang lain diketahui.
Gaya
Gesekan
Gaya
gesek adalah gaya yang terjadi antara dua permukaan yang bergerak relatif
berlawanan.
Contohnya
: Mendorong meja yang terletak di atas lantai datar dengan arah dorongan
sejajar meja. Antara permukaan lantai dan balok terdapat adhesi permukaan. Hal
ini yang menyebabkan mengapa balok terasa lebih berat di dorong pada saat
sedang diam dibandingkan ketika sudah mulai bergerak. Pada saat diam gaya ikat antar
atom atau molekul cukup besar, sehingga butuh gaya yang lebih besar untuk
memecah ikatan tersebut.
|
fk
= μk.N.
|
Sedangkan
gesekan statik selalu berlawanan arah dengan arah gaya yang berusaha
menggerakkan benda, dan besarnya dirumuskan :
|
fs
= μk.N
|
Dinamika
Gerak Melingkar
Suatu
partikel yang bergerak melingkar dengan besar kecepatan
konstan,
partikel tersebut mengalami percepatan (sentripetal) sebesar
|
A=V2/r
|
yang
arahnya menuju ke pusat lingkaran (kelengkungan). Dari hukum ke-2 Newton, bahwa
apabila sebuah benda bergerak dipercepat maka pada benda tersebut bekerja gaya.
Maka pada kasus benda bergerak melingkar, pada benda tersebut bekerja gaya yang
arahnya juga ke pusat.
benda yang bergerak melingkar selalu ada percepatan yang
arahnya menuju ke pusat lingkaran yang disebut percepatan
sentripetal.
Gaya
sentripetal bukanlah gaya yang berdiri sendiri. Gaya ini pada dasarnya
merupakan resultan gaya yang bekerja pada benda dengan arah radial. Penentuan
resultan gaya radial mengikuti perjanjian sebagai berikut. Gaya yang berarah ke
pusat lingkaran diberi tanda positif dan gaya yang berarah ke luar lingkaran
diberi tanda negatif. Pada contoh di atas, mg berarah ke pusat lingkaran,
sedangkan N berarah keluar lingkaran.
Gerak
Melingkar Beraturan
GMB adalah gerak melingkar dengan
besar kecepatan sudut w tetap . Besar kecepatan sudut di peroleh dengan membagi
kecepatan tangensial Vt dengan jari – jari intasan R.
|
|
Kecepatan
pada GMB besarnya selalu tetap, namun arahnya selalu berubah ,dan arah
kecepatan selalu menyinggung lingkaran. Artinya , arah kecepatan selalu tegak
lurus dengan garis yang di tarik melalui pusat lingkaran ke titik tangkap
vektor kecepatan pada saat itu.
1. Gerak
Melingkar Horizontal
Mempunyai kecepatan maksimum (vmaks) yang di
batasi oleh tegangan tali maksimum (Tmaks) agar talinya tidak sampai putus.
|
|
2. Gerak
Melingkar Vertikal
Benda dengan gerak vertikal benda yang diikat
pada seutas tali, pada gerakan ini benda bergerak di dalam lintasan lingkaran
vertikal atau dapat juga tempat berpijak benda lah yang berputar vertikal..
|
N- w.cosθ = Fs
|
Gerak
Melingkar Berubah Beraturan
Adalah gerak suatu benda dengan
bentuk lintasan melingkar dan besaran percepatan sudut / anguler (α) konstan .
jika percepatan angular benda searah dengan perubahan kecepatan angular maka
perputaran benda semakin cepat dan di katakan GMBB di percepat, sebaliknya jika
percepatan angular berlawanan dengan perubahan kecepatan anguler benda akan
semakin lambat , disebut GMBB di perlambat.
1. Percepatan
anguler
Sebuah benda bergerak melingkar dengan laju
anguler berubah beraturan memiliki
perubahan kecepatan angulernya adalah:
|
∆w = w2-w1
|
2. Percepatan
Tangensial
Hanya dimiliki bila benda bergerak melingkar
dan mengalami perubahan kelajuan linier. Benda yang bergerak melingkar dengan
kelajuan linier tetap hanya memiliki percepatan sentripetal , tetapi tidak
mempunyai percepatan tangensial.
Komentar
Posting Komentar