Dinamika Teknik Dan Cakupannya

1.  PENGERTIAN

Dinamika adalah mempelajari tentang gerak dengan menganalisis penyebab gerak tersebut. tentang gerakan bagian-bagian mesin dengan meninjau lintasan, kecepatan dan percepatan disertai penyebabnya.

Contoh dari dinamika adalah perhitungan jatuh sebuah benda yang memperhatikan perlambatan yang di sebabkan oleh tekanan udara.

Dinamika dapat menjelaskan : mengapa kertas yang telah diremas kecepatan jatuhnya lebih tinggi di bandingkan selembar kertas utuh dengan berat yang sama .

2.  DINAMIKA MELIPUTI :

·         Hubungan antara massa dengan gaya : Hukum Newton tentang gerak

·         Momentum, Impuls dan Hukum kekekalan momentum Kerja,

·         Energi dan Hukum kekekalan energi.

GAYA

Gaya adalah sebuah interaksi apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami perubahan gerak.  

Sifat – sifat gaya :

Ø  Gaya dapat mengubah arah gerak benda.

Ø  Gaya dapat mengubah bentuk benda

Ø  Gaya dapat mengubah posisi benda dengan cara menggerakkan atau memindahkan.

A.   Gaya Statis

Gaya-gaya yang dikenakan kepada btang-batang mekanisme mesin selalu dikalikan dengan operasional mesin. Berarti gaya tersebut berada dalam domain operasional spesifik yaitu domain waktu Sehingga gaya-gaya selalu berhubungan dengan waktu ketika mesin beroperasi. Bila gaya selama domain waktu tertentu besar (magnitude) dan arah vektornya tetap konstan.

B.   Gaya Dinamis

Gaya-gaya yang dikenakan kepada btang-batang mekanisme mesin selalu dikalikan dengan operasional mesin. Berarti gaya tersebut berada dalam domain operasional spesifik yaitu domain waktu Sehingga gaya-gaya selalu berhubungan dengan waktu ketika mesin beroperasi. Bila gaya selama domain waktu tertentu besar (magnitude) dan arah vektornya berubah.

Dinamika Partikel

C.   Gaya – gaya yang berpengaruh di alam  

Ø  Gaya gravitasi                       : antara benda bermassa.

Ø  Gaya elektromagnetik          : antara benda bermuatan.

Ø  Gaya Kuat                              : antara partikel subatomik .

Ø  Gaya lemah                          : proses peluruhan radioaktip.

D.   Gaya interaksi 

Adalah gaya yang ditimbulkan oleh suatu benda pada benda lain walaupun letaknya berjauhan.

Contohnya : gaya gravitasi, gaya listrik, gaya magnet.

Ø Gaya gravitasi

Adalah gaya tarik menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta . gravitasi matahari mengakibatkan benda – benda langit pada orbitnya masing – masing mengitari matahari.

Contohnya bumi yang massanya besar dapat menghasilkan gaya gravitasi yang besar pula untuk menarik benda-benda di luar angkasa ,seperti bulan , meteor , dan benda – benda langit lainnya .

F=G

Rumusnya :

Ø Gaya Listrik

Adalah gaya yang dialami oleh objek bermuatan yang berada dalam medan listrik.

F = qE

 

Rumusnya :

Ø Gaya magnet

Adalah gaya yang di timbulkan oleh medan magnet . gaya pada magnet yang mampu menarik benda – benda tertentu.

Benda yang dapat di tarik oleh magnet umumnya terbuat dari besi atau baja .

Contohnya paku yang di dekatkan pada magnet .

F=B x I x l

Rumusnya :

E.   Gaya kontak  

Adalah gaya yang terjadi hanya pada benda benda yang bersentuhan.

Contohnya : gaya normal, gaya gesek dan gaya tegang tali

Ø Gaya normal

adalah gaya reaksi dari gaya berat yang dikerjakan pada benda terhadap bidang dimana benda itu berada dan tegak lurus bidang.

N = m x g

 

Rumusnya :

Ø Gaya gesek

dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu keadaan permukaan, kecepatan relatif, gaya yang bekerja, dsb. Gaya dapat berupa : zat padat dengan zat padat dan zat cair dengan zat padat.

Fk = µk.sN

 

Rumusnya :

Ø Gaya Tegang tali

     Adalah gaya yang terjadi pada tali, pegas atau batang yang              

     ujung ujung dihubungkan dengan benda lain.

F = m.g

   

 Rumusnya :

Hukum Newton

Ø  HUKUM NEWTON I

“Sebuah benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak

lurus beraturan apabila resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol”

Ø  HUKUM NEWTON II

“Benda akan mengalami percepatan jika ada gaya yang bekerja pada benda tersebut dimana gaya ini sebanding dengan suatu konstanta(massa) dan percepatan benda”

 

Ø  HUKUM NEWTON III

“Dua benda yang berinteraksi akan timbul gaya pada masing-masing benda yang arahnya berlawanan arah dan besarnya sama”

 

*tanda (-) menunjukkan arah gaya yang berlawanan.

Momentum

Momentum suatu benda yang bergerak adalah hasil perkalian antara massa benda dan kecepatannya. Oleh karena itu, setiap benda yang bergerak memiliki momentum. Secara matematis, momentum ditulis sebagai berikut:

p = m . v

 

 p adalah momentum (besaran vektor), m massa (besaran skalar) dan v kecepatan (besaran vektor). Bila dilihat persaman , arah dari momentum selalu searah dengan arah kecepatannya.

Impuls

I = F . Δt

Impuls didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan lamanya gaya tersebut bekerja. Besar gaya nya konstan . Secara matematis dapat ditulis:

Hukum Kekekalan Momentum

Sesuai dengan hukum kekelan energi maka pada momentum juga berlaku hukum kekekalan dimana momentum benda sebelum dan sesudah tumbukan sama. Oleh karena itu dapat diambil kesimpulan bahwa  Pada peristiwa tumbukan, jumlah momentum benda-benda sebelum dan sesudah tumbukan tetap asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda-benda tersebut.

PA + pB = pAI+ pBI

mA vA+ mB vB = mA vAI + mB vBI

 

Rumusnya :                                   Atau

*Catatan

  pA, pB          =  momentum benda A dan B sebelum tumbukan.

  pA^I, pB^I         =  momentum benda A dan B sesudah tumbukan.

Energi

Energi merupakan konsep yang sangat abstrak. Energi tidak memiliki massa, tidak dapat diamati, dan tidak dapat diukur secara langsung. Akan tetapi kita dapat merasakan perubahannya.

Matahari menghasilkan energi radiasi yang dapat diubah menjadi berbagai bentuk energi lainnya yang tentu saja sangat berguna bagi kehidupan. Reaksi nuklir yang terjadi di matahari menghasilkan energi termal (kalor). Oleh karena itu suhu matahari tetap tinggi meskipun radiasi dipancarkan terus menerus ke ruang angkasa.

1.    Energi Kinetik

Adalah Energi pada benda yang bergerak. Ketika benda bergerak, benda memiliki kecepatan. Kesimpulannya bahwa energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena gerakannya atau kecepatannya .

EK = ½ m.v2

 

Rumusnya :

2.    Energi potensial

Energi yang dimiliki benda karena kedudukan atau keadaan benda tersebut. Berikut akan dipaparkan dua contoh energi potensial yang mengacu pada pengertian ini, yakni energi potensial gravitasi dan energi potensial pegas.

EP = m.g.h

 

Rumusnya :

Hukum kekekalan Energi

Bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Perubahan energi biasanya melibatkan perpindahan energi dari satu benda ke benda lainnya. Air pada bendungan memiliki energi potensial dan berubah menjadi energi kinetik ketika air jatuh. Energi kinetik ini dpindahkan ke turbin. selanjutnya energi gerak turbin diubah menjadi energi listrik. Energi potensial yang tersimpan pada ketapel yang regangkan, dapat berubah menjadi energi kinetik batu apabila ketapel kita lepas. Busur yang melengkung juga memiliki energi potensial. Energi potensial pada busur yang melengkung dapat berubah menjadi energi kinetik anak panah.

 

Rumusnya :

Pusat massa

Pusat Massa adalah titik tangkap dari resultan gaya-gaya berat

pada setiap komponen dimana jumlah momen gaya terhadap

titik (pusat massa) sama dengan nol.

dm = r dV = sdA = ldL

 

Rumusnya :

Titik Berat

Titik berat adalah titik yang dilalui oleh garis kerja resultan gaya berat sistem dan merupakan garis potong dari garis kerja gaya berat bila sistem

ini berubah-ubah. Titik berat dan pusat massa dapat mempunyai kordinat yang sama atau berhimpit jika benda tersebut dekat permukaan bumi.

Gerak pusat massa

Gerak pusat massa suatu benda dapat dihubungkan dengan gaya netto yang bekerja pada benda tersebut Gerak sistem partikel dapat diwakili oleh gerak

pusat massa dan gaya Fext merupakan gaya netto karena gaya-gaya internal

saling meniadakan.