DINAMIKA II

Hukum Newton tentang Gerak

Hukum Newton yang membahas tentang gerak, biasanya kita pelajari adalah ada 3, dimana ketiga hukum tersebut sering menjadi acuan kita untuk meninjau suatu gerak, tentunya masih dalam daerah fisika klasik, nah jika ingin melanjutkan terus ikuti perkembangan dari blog ini.....

Hukum pertama Newton: Sebuah benda yang diam akan tetap diam, dan sebuah benda yang bergerak akan cenderung tetap bergerak dengan kecepatan dan arah yang sama. Dengan sederhana, secara alami, tak ada yang mulai atau berhenti bergerak sampai ada gaya dari luar benda tersebut yang menyebabkan benda tersebut bergerak atau berhenti bergerak. Sebuah pesawat yang parkir di ramp akan tetap diam sampai ada sebuah gaya yang cukup untuk melawan inersia diberikan pada pesawat tersebut. Begitu pesawat tersebut bergerak, maka inersia yang dimiliki menjaga pesawat agar tetap bergerak, tergantung juga dari bermacam-macam gaya yang bekerja pada pesawat tersebut. Gaya-gaya tersebut mungkin menambah gerakan pesawat, atau memperlambat atau mengubah arah pesawat.lebih jelasnya klik disini......

Hukum kedua Newton mengatakan, jika sebuah benda diberikan aksi oleh sebuah gaya yang konstan, hasilnya adalah akselerasi kebalikan yang proporsional dengan massa benda tersebut dan searah dengan gaya yang diberikan. (Dalam bahasa sederhananya: Percepatan sebuah benda yang diberi gaya adalah sebanding dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Editor). Yang sedang dibahas di sini adalah faktor-faktor yang terlibat dalam mengatasi Hukum Newton yang pertama, hukum inersia. Hukum ini meliputi kedua perubahan yaitu arah dan kecepatan, termasuk mulai bergerak dari posisi diam (akselerasi positif) dan berhenti dari posisi bergerak (akselerasi negatif atau deselerasi). lebih jelasnya klik disini......

Hukum ketiga Newton menyatakan bahwa: ketika sebuah benda memberikan gaya pada benda lain, benda kedua akan memberikan gaya pada benda pertama, dengan sebuah gaya dengan kekuatan yang sama tapi berbeda arah.
Senapan yang terhentak ke belakang pada waktu ditembakkan adalah contoh yang jelas dari hukum Newton yang ketiga ini. Perenang lomba yang menekan tembok kolam renang pada waktu berbalik, atau seorang balita yang belajar berjalan adalah fenomena yang diterangkan oleh hukum ini. Pada sebuah pesawat, baling-baling bergerak dan menekan udara ke belakang, akibatnya udara menekan baling-baling (juga pesawatnya) pada arah yang berlawanan- ke depan. Pada sebuah pesawat jet, mesin menghembus tekanan udara panas ke belakang, gaya yang sama dan dengan arah kebalikannya menekan kembali mesin dan menekan pesawat ke depan. Gerakan dari semua kendaraan adalah gambaran yang jelas dari hukum ketiga.

Gaya Gesek

Gaya Gesek
Fisika Kelas 1 > Dinamika
265

< Sebelum Sesudah >

Gaya gesek adalah gaya yang bekerja pada benda dan arahnya selalu melawan arah gerak benda. Gaya gesek hanya akan bekerja pada benda jika ada gaya luar yang bekerja pada benda tersebut.
BENDA DIAM AKAN BERGERAK MULAI BERGERAK

fs = gaya gesek statis
ms = koefisien gesek statis
fk = gaya gesek kinetis
mk = koefisien gesek kinetis
P = Resultan gaya reaksi yang mengimbangi gaya aksi F dan W


Nilai fs antara nol sampai maksimum (nilai fs = 0 jika tidak ada gaya luar F yang bekerja pada benda, dan nilai fs mencapai maksimum pada saat benda akan bergerak). fs maksimum ini tergantung pada sifat permukaan benda dan lantai yang bersinggungan serta tergantung pada gaya normal.

Gaya Gravitasi


Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus.

Bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda disekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada diluar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa laiinnya, termasuk satelite buatan manusia.

Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:

Setiap massa titik menarik semua massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.

F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut diukur dalam satuan Newton (N)

G adalah konstanta gravitasi, besarnya sama dengan 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.

m1 adalah besar massa titik pertama, satuannya dalam kilogram (Kg)

m2 adalah besar massa titik kedua, satuannya dalam kilogram (Kg)

r adalah jarak antara kedua massa titik, satuannya dalam meter (M)


Medan Gravitasi


Setiap benda yang bermassa selalu memiliki medan gravitasi di sekelilingnya. Akibatnya due buah benda yang masing-masing memiliki medan gravitasi akan mengalami gaya tarik menarik satu sama lain.

Besarnya GAYA TARIK MENARIK ini oleh Newton dirumuskan sebagai :
F1 = F2 = G Mm/R²

G = tetapan gravitasi
= 6,67.10E-11 Nm²/kg²
R = jarak antara pusat benda
M,m = massa kedua benda



KUAT MEDAN GRAVITASI (g) adalah gaya gravitasi per satuan massa.

g = F/m = G M/R²

Kuat medan gravitasi selalu diukur dari pusat massa benda ke suatu titik yang ditinjau.

GAYA PEGAS
Elastisitas
Elastisitas merupakan salah satu sifat mekanik bahan yang dapat menunjukkan kekuatan, ketahanan dan kekakuan bahan tersebut terhadap gaya yang dikenakan padanya.
Tegangan didefinisikan sebagai gaya persatuan luas.
Secara matematis:
σ = F/A
Dimana σ = Tegangan (N/m2 atau Pa)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
Apabila sebuah benda diberi beban, benda akan mengalami pertambahan panjang sebesar Δx. Jika panjang awal adalah x, tegangan (ε) didefinisikan sebagai


Untuk benda elstis

Perbandingan antara tegangan dan regangan dinamakan sebagai modulus elastisitas atau modulus young (E)

“Perubahan panjang suatu pegas berbanding lurus (linier) dengan gaya tarik atau gaya tekan yang diberikan pada pegas tersebut”

dimana F = Gaya yang diberikan;
Δx = Pertambahan panjang.
Nilai , namun ada faktor pengali. Faktor pengali ini disimbolkan dengan huruf k sehingga
rumusan hukum Hooke
Nilai k untuk tiap bahan berbeda-beda dan merupakan ciri khusus dari tiap bahan. Nilai k ini dinamakan sebagai konstanta pegas.
Apabila suatu pegas ditarik gaya sebesar F maka pegas tersebut akan bertambah besar sepanjang . Namun pada keadaan tertentu dimana gaya yang diberikan melebihi batas kemampuan dari pegas, maka pegas tidak dapat bertambah panjang lagi. Artinya hukum hooke tidak berlaku lagi. Dalam keadaan seperti ini pegas dikatakan sudah rusak.
Apabila gaya yang dikenakan pada pegas dihilangkan, maka pegas akan bergerak secara berosilasi menuju titik keseimbangan ( keadaan awal ).
Besarnya gaya yang diperlukan untuk kembali ke titik keseimbangan ini dinamakan sebagai gaya pemulih. Berdasarkan hukum III Newton, maka besarnya gaya pemulih sama dengan gaya yang diberikan untuk menarik pegas, hanya tandanya berlawanan.
tanda (-) menunjukan bahwa gaya pemulih berlawanan dengan gaya penyebabnya.
Simpangan terjauh dari titik keseimbangannya dinamakan seBagai amplitudo A. Selama geraknya, pegas memenuhi persamaan

Periodenya adalah

sedangkan frekuensinya

Energi potensial yang dimiliki pegas adalah

Rangkaian pegas.
Rangkaian seri
2 pegas atau lebih yang dirangkai secara seri akan memiliki nilai konstanta pegas total sebesar



Rangkaian paralel
2 pegas atau lebih yang dirangkai secara paralel akan memiliki nilai konstanta pegas total sebesar


Getaran



Getaran selaras adalah gerak proyeksi sebuah titik yang bergerak melingkar beraturan, yang setiap saat diproyeksikan pada salah satu garis tengah lingkaran. Gaya yang bekerja pada gerak ini berbanding lurus dengan simpangan benda dan arahnya menuju ke titik setirnbangnya.
-


Getaran selaras sederhana adalah gerak harmonis yang grafiknya merupakan sinusoidal dengan frekuensi dan amplitudo tetap.
-


Perioda atau waktu getar (T) adalah selang waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran lengkap(detik).
-
Freknensi (f) adalah jumlah getaran yang dilakukan dalam satu detik (Hertz).

Hubungan freknensi dan perioda: f = 1/T


PERSAMAAN GETARAN HARMONIS
Simpangan (y)

Kecepatan (Vy)

Percepatan (ay)


y = A Sin q
= A Sin w t

Vy = dy/dt
= wA cos wt


ay = dvy/dt
=d2y/dt2
= -w2A sin wt

ay = -w2y

A = ampiltudo
getaran
w = kecepatan
anguler
w = 2 pf = 2p/T
ymaks = A
(di titik tertinggi )


q = wt = 2pt/T
= sudut fase

vy maks = wA
(dititik terendah/titik setimbang)

ay maks = w2
(pada saat membalik di titik tertinggi)