Dinamika Benda Tegar

download Dinamika Benda Tegar

of 88

  • date post

    15-Apr-2016
  • Category

    Documents

  • view

    47
  • download

    5

Embed Size (px)

description

Dinamika Benda Tegar

Transcript of Dinamika Benda Tegar

  • GERAK MELINGKAR/ROTASI

  • vv cos v sin vv cos v sin R12s GERAK MELINGKAR

  • Percepatan centripetal (menuju pusat)

  • VaRVa

    T=Perioda [s]f=Frekuensi [c/s, Hz]rpm=Siklus per menit

  • ROTATIONAL/LINEAR CORRESPONDENCE, CONTDRotational MotionLinear MotionConstant Constant a

  • GERAK MELINGKAR*

    GERAK MELINGKAR

  • GERAK MELINGKAR*

    GERAK MELINGKAR

  • *Contoh Soal Gerak melingkar 1Sebuah benda bermassa 4 kg diikatkan pada ujung seutas tali dan diputar dalam lingkaran horizontal dengan jari-jari 3 meter dan kecepatan 6 putaran perdetik. Tentukan kecepatan linear, percepatan sentripetal dan gaya sentripetalnya!Penyelesaian

    Diketahui: m = 4 kg R = 3 m f = 6 Hz

    Ditanyakan: a). v = ? b). as= ? c). Fs = ? Jawab:a). v = R = 2fR = 2 . 6 . 3 = 36 m/s

    b). as = v2/R = (36)2 / 3 = 12962 / 3 = 4322 m/s2

    c). Fs = m . as = 4 . 4322 = 17282 N

  • .

  • Contoh Soal 1.10Sebuah satelit direncanakan akan ditempatkan di ruang angkasa sedemikan rupa sehingga ia melintasi (berada di atas) sebuah kota A di bumi 2 kali sehari. Bila percepatan sentripetal yang dialami olehnya adalah 0,25 m/s2 dan jari-jari bumi rata-rata adalah 6378 km, pada ketinggian berapa ia harus ditempatkan ?Jawab :vaRBh

  • Contoh Soal 1.11Sebuah kereta api cepat yang disebut TGV direncanakan mempunyai kecepatan rata-rata sebesar 216 km/jam. a) Bila kereta api api tersebut bergerak melingkar dengan kecepatan tersebut dan percepatan maksimum yang boleh dialami oleh penumpang adalah 0,05 g berapa jari-jari minimumnya ?a) Bila ia melewati tikungan dengan jari-jari 1 km, berapa kecepatan maksimum yang diperbolehkan Jawab :

  • a).b).

  • Contoh Soal 1.12Seorang anak memutar sebuah batu yang diikatkan pada tali sepanjang 1,5 m pada ketinggian 2 m dengan kecepatan putar sebesar 60 rpm. Bila tiba-tiba talinya putus, tentukan dimana batu tersebut akan jatuh ke tanah. Jawab :Gerak melingkar :Gerak peluru :

  • Soal Latihan No. 4Sebuah batang poros dipasang vertikal pada sebuah motor listrik yang membuatnya berputar dengan frekuensi sebesar 30 rpm. Sebuah tali sepanjang 1,5 m diikatkan pada ujung atas poros sedangkan pada ujung tali yang lain diikatkan sebuah bola baja sehingga bola tersebut berputar membentuk lingkaran horisontal. Bila ternyata talinya selalu membentuk sudut 70o terhadap poros, tentukan percepatan yang dialami oleh bola tersebut selama berputar.Jawab : a = 13,9 m/sRL=1,5 m70O30 rpmlatihan:

  • Hukum GerakDINAMIKA BENDA TEGAR

  • Hukum Gerak Momentum Energi Gerak Rotasi Gravitasi

  • Mekanika KlasikMenjelaskan hubungan antara gerak benda dan gaya yang bekerja padanya

    Kondisi ketika Mekanika Klasik tidak dapat diterapkanbenda yang sangat kecil (< ukuran atom)benda bergerak mendekati kecepatan cahaya

  • GayaBiasanya dibayangkan sebagai dorongan atau tarikan

    Besaran Vektor

    Bisa bersentuhan (contact forces) atautak bersentuhan (medan gaya/field forces)

  • Gaya FundamentalTipeGaya inti kuatGaya elektromagnetikGaya inti lemahGravitasi KarakteristikSemuanya termasuk gaya tak sentuh (medan gaya/field forces)Berurut dengan kekuatannya yang menurunHanya gravitasi dan elektromagnetik dalam mekanika

  • Hukum I NewtonJika tidak ada gaya yang bekerja pada sebuah benda, maka keadaan gerak benda akan sama seperti semula, kecuali jika ada gaya eksternal yang bekerja padanya; dengan kata lain, sebuah benda akan selamanya diam atau terus menerus bergerak dengan kecepatan tetap jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja padanya

  • Hukum I Newton (lanjutan)Gaya eksternalGaya yang berasal dari interaksi antara benda dengan lingkungannya

    Pernyataan lain dari Hukum I NewtonKetika tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada benda, percepatan benda akan sama dengan nol.

  • Inersia dan MassaInersia adalah kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan geraknya semula Massa adalah sebuah ukuran dari inersia, yaitu ukuran kemalasan suatu benda untuk mengubah keadaan geraknya karena pengaruh gayaIngat: massa adalah sebuah kuantitas skalar

    Satuan MassaSIkilogram (kg)CGSgram (g)USA & UKslug (slug)

  • Inersia and Massa: ContohKereta nyasar

    Inersia adalah kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan geraknya semulaMassa adalah sebuah ukuran dari inersia, yaitu ukuran kemalasan suatu benda untuk mengubah keadaan geraknya karena pengaruh gaya

  • Hukum II NewtonPercepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya netto yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya

    F dan a keduanya adalah vektor

  • Satuan GayaSatuan gaya (SI) adalah Newton (N)

    1 N = 105 dyne = 0.225 lb

    Satuan GayaSINewton (N=kg m/ s2)CGSDyne (dyne=g cm/s2)USA & UKPound (lb=slug ft/s2)

  • Tes KonsepSebuah mobil melewati belokan dengan tidak mengubah laju. Apakah terdapat gaya netto pada mobil tersebut ketika sedang melewati belokan?

    a. Tidaklajunya tetap b. Ya c. Bergantung ketajaman belokan dan laju mobil d. Bergantung pengalaman pengemudi mobil

    Cat : Percepatan muncul karena adanya perubahan laju dan atau arah dari sebuah benda. Jadi, karena arahnya telah berubah, percepatan muncul dan sebuah gaya pasti telah diberikan pada mobil tersebut.Jawab b

  • KesetimbanganSebuah benda yang diam atau bergerak dengan kecepatan konstan dikatakan berada dalam kesetimbanganGaya netto yang bekerja pada benda sama dengan nol

    Memudahkan bekerja dengan persamaan di atas dalam komponennya

  • Contoh 1. Soal Kesetimbangan Carilah tegangan pada kedua tali bila keduanya diberikan beban 100 N seperti pada gambar?

  • Hukum III NewtonJika dua benda berinteraksi, gaya F12 yang dikerjakan oleh benda 1 pada benda 2 adalah sama besar tetapi berlawanan arah dengan gaya F21 yang dikerjakan oleh benda 2 pada benda 1.

  • Contoh: Hukum III NewtonTinjau tumbukan antara dua bolaF12 dapat dinamakan gaya aksi dan F21 gaya reaksiSebenarnya, salah satu gaya dapat sebagai aksi ataupun reaksiGaya aksi dan reaksi bekerja pada benda yang berbeda

  • Momentum

  • MomentumDari Hukum Newton: Gaya harus hadir untuk mengubah kecepatan sebuah benda (laju dan/atau arah)Ingin meninjau efek dari tumbukan dan kaitannya dalam perubahan kecepatan

    Metode untuk menjelaskannya digunakan konsep momentum linierskalarvektorMomentum Linier = massa kecepatanBola golf pada awalnya diam, energi kinetik dari tongkat golf ditransfer untuk menghasilkan gerak dari bola golf (mengalami perubahan kecepatan)

  • ImpulsUntuk mengubah momentum dari sebuah benda (misal bola golf), sebuah gaya harus dihadirkanLaju perubahan momentum sebuah benda sama dengan gaya neto yang bekerja pada benda tsb

    Memberikan pernyataan lain Hukum II Newton(F t) didefinisikan sebagai impulsImpuls adalah besaran vektor, arahnya sama dengan arah gaya

  • Contoh: Impuls diaplikasikan pada Mobil Faktor terpenting adalah waktu benturan atau waktu yang diperlukan pengemudi/penumpang untuk diamIni akan mengurangi kemungkinan kematian pada tabrakan mobil

    Cara untuk menambah waktuSabuk pengamanKantung udara kantung udara menambah waktu tumbukan dan menyerap energi dari tubuh pengemudi/penumpang

  • Tes Konsep Misalkan sebuah bola pingpong dan bola bowling meluncur ke arah anda. Keduanya mempunyai momentum yang sama, dan anda mengerjakan gaya yang sama untuk menghentikan masing-masing bola. Bagaimana perbandingan selang untuk menghentikan kedua bola tersebut?

    a. lebih singkat untuk menghentikan bola pingpongb. samac. lebih lama untuk menghentikan bola pingpong

    Jawab b

  • Kekekalan MomentumDefinisi: sebuah sistem terisolasi adalah sistem yang tidak dikenai gaya eksternal padanya

    Tumbukan merupakan kontak fisik antara dua benda (atau lebih)

    Momentum dalam sebuah sistem terisolasi dimana terjadi peristiwa tumbukan adalah konstan

  • Kekekalan Momentum (lanjutan) Prinsip kekekalan momentum menyatakan bahwa ketika tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada sebuah sistem yang terdiri dari dua benda yang saling bertumbukan, momentum total dari sistem sebelum tumbukan adalah sama dengan momentum total sistem setelah tumbukan

  • Kekekalan Momentum (lanjutan)Secara matematik:

    Momentum adalah konstan untuk sistem bendaSistem mencakup semua benda yang saling berinteraksi satu dengan yang lainnyaDiasumsikan hanya gaya internal yang bekerja selama terjadi tumbukanDapat digeneralisasi untuk jumlah benda lebih dari dua

  • Tes KonsepMisalkan seseorang loncat dari pesawat dan menumbuk permukaan bumi. Maka bumi

    a. tidak akan bergerak sama sekalib. akan terpental dengan kecepatan yang sangat kecilc. mungkin terpental, tapi tidak cukup informasi untuk melihat apa yang terjadi

    Cat: momentum adalah kekal. Mari kita hitung kecepatan bumi setelah orang bermassa 80-kg menumbuknya. Misalkan laju ketika menumbuk bumi 4 m/s, maka:Jawab b

  • Jenis TumbukanMomentum adalah kekal disetiap tumbukan

    Bagaimana dengan energi kinetik?

    Tumbukan InelastikEnergi kinetik tidak kekalDiubah menjadi jenis energi yang lain seperti panas, suaraTumbukan inelastik sempurna terjadi ketika benda saling menempelTidak semua energi kinetik hilang

  • Jenis Tumbukan (lanjutan)Tumbukan Elastikmomentum dan energi kinetik kekalTumbukan Sebenarnyabanyak tumbukan terjadi antara elastik dan inelastik sempurna

  • Energi

  • PendahuluanBentuk dari energi:mekanikFokus saat inikimiaelektromagnetInti

    Energi bisa ditra