3. Kinematika Dasar

download 3. Kinematika Dasar

of 38

  • date post

    07-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    26
  • download

    6

Embed Size (px)

description

TIM FISIKA FTP

Transcript of 3. Kinematika Dasar

TITLE

KINEMATIKATim Fisika FTP1PendahuluanMekanika : ilmu yang menggambarkan dan meramalkan kondisi benda yang diam atau bergerak karena pengaruh gaya yang beraksi pada benda.

Tujuan mekanika :Menerangkan dan meramalkan gejala fisi sehingga dapat melakukan dasar-dasar bagi aplikasi teknis landasan berbagai masalah teknikMembuat dan memecahkan model matematis yang menggambarkan pengaruh dan gerakan pada struktur dan mesinMekanikaKinematika : deskripsi benda bergerakMekanika benda tegar :statika : ilmu yang menyangkut benda dalam keadaan diam (tegar sempurna)dinamika : ilmu yang menyangkut benda dalam keadaan bergerak (tegar sempurna)Mekanika benda berubah bentuk (mechanics of deformable bodies)Mekanika fluida : ilmu yang menyangkut pergerakan fluida, baik fluida yang termampatkan (compressible fluids) dan termampatkan (incompressible fluids)4

Cabang mekanika teknikStatika: studi/analisis tentang gaya dan keseimbangan benda tegar (rigid body) yang dikenai gaya.

Dinamika: studi/analisis gerakan benda dan hubungannya dengan gaya yang menyebabkan gerakan.

Kinematika: studi/analisis tentang ruang dan waktu dari gerak suatu benda

Kinetika: studi/analisis tentang hukum gerak dari suatu benda yang akibat adanya gaya atau studi/analisis tentang hubungan antara gaya dan gerak akibat gaya tersebut.Benda:Benda tegar (rigid body), atom/partikelFluida GERAK PADA SATU DIMENSI

GerakTranlasi : suatu gerakan dimana setiap garis pada benda tetap sejajar terhadap kedudukan awalnya pada setiap saat.

Rotasi : semua partikel bergerak pada lintasan melingkar terhadap sumbu rotasi.

Perpindahan (displacement)perubahan posisi benda tersebutSeberapa jauh jarak benda tersebut dari titik awalnyaBesaran yang memiliki besar dan arah vektor

jarak (distance traveled)?total jarak yang ditempuh sebuah obyek dari titik awal ke titik akhir

WestEastYX50 m100 mDisplacement = 50 mDistance Traveled = 150 mLaju rata-rataLaju : seberapa jauh sebuah benda berjalan dalam suatu selang waktu tertentu.Laju rata-rata : jarak yang ditempuh sepanjang lintasannya dibagi waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut

Kecepatan rata-rataKecepatan : nilai seberapa cepat sebuah benda bergerak maupun arah geraknya vektor

Contoh :Seseorang berjalan 70 m ke arah timur dan 30 m ke barat. Misalkan perjalanan ini memerlukana waktu 70 s. Berapakah laju rata-rata dan kecepatan rata-ratanya ? Jawaban :Laju rata-rata : 1,4 m/sKec. rata-rata : 0,57 m/sCatatan :Ketidaksamaan antara laju dan besar kecepatan terjadi pada beberapa kasus, tetapi hanya untuk nilai rata-rata dan kita jarang memperhitungkannyaContoh :Posisi seorang pelarisebagai fungsi waktu digambarkan sepanjang sumbu x dari suatu sistem koordinat. Selama selang waktu 3 s, posisi pelari berubah dari x1 = 50 m menjadi x2 = 30,5 m. Berapa kecepatan rata-rata pelari tersebut ?Jawaban :

PercepatanBenda yang kecepatannya berubah dikatakan mengalami percepatanPercepatan : seberapa cepat kecepatan sebuah benda berubah.

Gambar a : gerak dengan kecepatan konstanGambar b : gerak dengan percepatan positif (+) atau dipercepatGambar c : gerak dengan percepatan negatif (-) atau perlambatan

Contoh Sebuah mobil mengalami percepatan sepanjang jalan yang lurus dari keadaan diam sampai kecepatan 75 km/jam dalam waktu 5 s, berapa besar percepatan rata-ratanya ?

Sebuah mobil bergerak ke kanan sepanjang jalan bebas hambatan yang lurus, yang kita anggap sebagai sumbu x positif dan si pengemudi menginjak rem. Jika kecepatan awal adalah v1 = 15 m/s dan diperlukana waktu 5 s untuk memperlambat kecepatan sampai v2 = 5 m/s, berapa percepatan rata-rata mobil tersebut?

Gerak dengan percepatan konstan

dimana

Contoh soal :Anda sedang merancang sebuah bandara untuk pesawat-pesawat kecil. Satu jenis pesawat yang mungkin menggunakan bandara ini harus mencapai laju setidak-tidaknya sebesar 27,8 m/s sebelum lepas landas dan dapat mengalami percepatan 2 m/s2. jika panjang pacu 150 m, dapatkah pesawat ini mencapai laju yang dibutuhkan untuk lepas landas? jika tidak, berapa seharusnya panjang minimum landasan pacu tersebut?Contoh SoalSebuah mobil melaju pada kecepatan konstan 45 m /s melewati seorang polisi dengan sepeda motornya tersembunyi di balik papan iklan. Satu detik setelah mobil tersebut melaju melewati papan iklan, polisi keluar untuk menangkap mobil tersebut dengan percepatan 3m/s2. Berapa lama waktu yang diperlukan polisi tersebut untuk menyalip mobil?

JawabJarak mobil ketika polisi mulai mengejar:Smobil = vmobil.t = 45m/s x 1 s = 45 m

Jarak yang telah ditempuh oleh motor polisi ketika berhasil menangkap mobil adalah:S= V0t + at2 = 0 + 3t2

Jarak yang telah ditempuh polisi waktu berhasil mengejar mobil adalah sama dengan jarak mobil, sehingga:S polisi= S mobil at2 = 45 + vmobil.t .3.t2 = 45 + 45t 1.5 t2 45 t 45 = 0Gerak Jatuh BebasPada dasarnya gerak jatuh bebas sama dengan gerak dengan percepatan.Hipotesa Galileo : jatuh bebas mengalami percepatan konstan gPercepatan menggunakan percepatan gravitasi, yaitu +9.8 m/s2Untuk gerak vertikal ke atas, percepatan juga menggunakan percepatan gravitasi, hanya saja nilainya negatif (-)

Contoh soalMisalkan sebuah bola dijatuhkan dari sebuah menara dengan ketinggian 70 m. Seberapa jauh bola itu jatuh setelah 1 s, 2 s dan 3 s? Anggap y positif ke bawah. Abaikan hambatan udara Contoh SoalSebuah batu dilempar vertikal ke atas dari atap suatu gedung dengan kecepatan awal 20m/s. Tinggi gedung tersebut adalah 50 m. Hitunglah:Tinggi maksimal batu tersebut diukur dari permukaan tanahBerapa lama batu tersebut akan menyentuh tanah, dihitung dari saat ketika batu tersebut dilempar.Berapa kecepatan batu saat menyentuh tanah

JawabWaktu untuk mencapai titik tertinggivt=vo + at 0 = vo + at t= -20/(-9.8)= 2.04 detikKetinggian maksimal batuStotal = SB + 50 m = 50 + v0t + at2 = 50 + (20).(2.04)+ (-9.8).(2.04)2= 70.4 mKecepatan saat batu menyentuh tanahvt2=vo2+2as = 0 + 2(9.8).(70.4) = 37.15 m/s

Gerak 2 dimensiGerak ParabolaGerak parabola mempunyai 2 komponen gerak, yaitu gerak lurus ke arah horisontal (sumbu x) dan gerak vertikal/ jatuh bebas (sumbu y)

Gerak ParabolaPersamaan pada sumbu x : vx = vo cos x = vo cos . tPersamaan pada sumbu y : vy = vo sin - g . ty = vo sin . t .g . t2 Untuk sembarang titik P pada lintasan :

Gerak ParabolaSyarat benda mencapai titik tertinggi adalah vy = 0

Persamaan-persamaan umum gerak kinematika untuk percepatan konstan dalam dua dimensix komponen horisontal

y komponen vertikal

Persamaan-persamaan gerak kinematika untuk gerak peluru (y positif arah ke atas; ax = 0, ay = - g = - 9,8 m/s2)Gerak horisontal(ax = 0, vx = konstan)

Gerak vertikal(ay = - g = konstan)

Latihan di rumahSuatu peluru ditembakkan dengan kecepatan awal vo = 100 m/det dengan sudut elevasi dan percepatan grafitasi g = 10 m/s2. Jika ditentukan cos = 0,6 maka tentukan :Kedudukan peluru setelah 5 detik.Hitung kecepatan peluru pada saat 5 detik tersebut.Hitung Ketinggian maksimal peluruHitung jauh tembakan pada arah mendatar.

Kecepatan relatifKecepatan sebuah benda relatif terhadap satu kerangka acuan bisa didapatkan dengan penambahan vektor jika kecepatannya relatif terhadap kerangka acuan kedua, dan kecepatan relatif kedua kerangka acuan diketahui

Contoh soalPerahu yang sama (vPA = 1,85 m/s) sekarang menuju langsung ke seberang sungai yang arusnya tetap 1,2 m/s.Berapa keceppatan (besar dan arah) perahu relatif terhadap tepi sungai ?Jika sungai tersebut lebarnya 110 m, berapa lama waktu yang diperlukan perahu untuk menyeberang dan berapa jauh ke hilir perahu tersebut pada waktu itu?Gerak melingkar beraturanSebuah benda yang bergerak membentuk suatu lingkaran dengan laju konstan v.Besar kecepatan konstanArah kecepatan terus berubah sementara benda bergerak dalam lingkaran

v menuju ke arah pusat lingkarana mempunyai arah yang sama dengan v, a juga harus menunjuk ke arah pusat lingkaran.Percepatan sentripetal (percepatan yang mencari pusat) atau percepatan radial (mempunyai arah sepanjang radius menuju pusat lingkaran) aR

Percepatan sentripetal

Karena l/t adalah laju linier v, maka

Frekuensi dan periodeGerak melingkar sering dideskripsikan dalam frekuensi f sebagai jumlah putaran per sekon.Periode T : waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu putaran

Contoh soalSebuah bola 150 g diujung sebuah tali diputar secara beraturan membentuk lingkaran horisontal dengan radius 0,6 m. Bola membuat 2 putaran dalam satu sekon. Berapa percepatan sentripetalnya?

Orbit bulan di sekeliling bumi yang hampir bulat mempunyai radius sekitar 384.000 km dan periode T selana 27,3 hari. Tentukan percepatan Bulan terhadap Bumi